断层位移对穿越活跃断层的高速铁路隧道构成重大威胁[1,2]。与瞬态地震荷载不同，断层位移会导致不可逆的永久性地面变形。即使相对较小的位移也会在周围岩体和隧道结构中积累剪切位移，对结构安全构成严重威胁[3,4]。大量研究使用解析方法[4],[5],[6],[7],[8],[9],[10],[11]、数值模拟[12],[13],[14],[15],[16],[17],[18]以及物理模型试验[19],[20],[21],[22],[23],[24],[25]来研究隧道在断层位移下的力学响应。这些研究揭示了典型的响应特征，包括纵向变形局部化、衬砌内部力的重新分布以及渐进性损伤演变。现场观察进一步表明，断层位移可能引发衬砌的剪切破坏、轴向错位、拱顶或侧壁坍塌、仰拱隆起、混凝土开裂和剥落以及轨道损坏[26],[27],[28],[29]。图1展示了其中一些现场观察结果。因此，系统研究穿越断层的隧道系统的响应机制和损伤特性至关重要。
随着高速铁路网络向构造活跃区域延伸，仅关注隧道结构安全的传统研究已无法满足实际需求。隧道-轨道系统在断层位移下的整体服务性能已成为关键问题[30,31]。轨道系统对差异变形非常敏感，断层引起的纵向不均匀性或突然的局部曲率会降低轨道几何形状，从而影响列车安全和乘坐舒适性[3,32]。因此，迫切需要推进高速铁路隧道工程领域对隧道和轨道结构在断层位移下的耦合响应的研究。
断层断裂带通常由结构复杂的岩体组成，其变形模式受构造演化和岩体自身特性的强烈影响[33]。在走滑断层作用下，可能发生两种不同的破裂机制：(1) 没有明显的主滑面，剪切变形在断裂岩体内扩散积累；或 (2) 有明显的主滑面，位移沿该滑面集中，而相邻岩体的变形受到限制。大多数研究集中在断层类型、位移大小和隧道几何形状上[18],[34],[35],[36]，而周围岩体变形的影响以及主滑面对位移传递的作用尚未得到充分理解。此外，以往的研究主要集中在隧道衬砌本身的结构响应上，往往忽略了断层位移下内部轨道系统的耦合行为和服务性能。对于完整性高但变形适应性有限的连续隧道，断层响应在很大程度上受周围岩体破裂模式和滑移特性的控制。因此，不同岩体破裂模式下断层位移对隧道-轨道系统的变形传递机制和耦合响应模式尚未得到系统或定量研究。
本研究探讨了受走滑断层位移影响的高速铁路隧道-轨道系统，重点研究了岩体破裂模式对隧道和轨道响应的影响。考虑了两种典型模式：(1) 集中位移和相对位移的主滑面；(2) 无主导滑面的分布式剪切变形。通过比较这些模式下周围岩体、隧道衬砌和轨道系统的变形和力学响应，本研究旨在：(1) 明确断层位移的空间分布及其对整体隧道变形的影响；(2) 揭示岩体破裂模式对衬砌内部力重新分布和变形局部化的控制作用；(3) 评估不同破裂条件下的轨道几何形状响应和服务性能。
