地铁系统呈现网络化、立体化,交叠双隧道是常见的立体网络形式,双隧道施工往往不是同步进行的,交叠布置形式及施工顺序的多样性将诱发复杂的地层响应,因此针对交叠双隧道开挖对地层和管线的影响展开研究很有必要。本文建立40组三维有限元模型,以双隧道水平间距、垂直间距及地层损失率为变量,与后行隧道二次扰动做比较,研究先上后下开挖中先行隧道遮拦效应及先下后上开挖中先行隧道扰动效应对地层和管线的影响,并分别建立考虑遮拦效应、扰动效应的地表沉降预测公式。主要研究内容及成果如下:(1)基于课题组的离心模型试验成果详细地介绍了不同施工顺序下先行隧道的遮拦效应和扰动效应。同时运用位移控制法建立双隧道开挖的三维有限元模型,通过课题组离心试验成果验证模型的可靠性。(2)研究先上后下施工顺序时,不同交叠形式不同地层损失率条件下双隧道开挖对地层和管线的影响,建立考虑先行上部隧道遮拦效应的地表沉降预测公式。双隧道水平间距大于0.7DT(DT是隧道直径),以及双隧道垂直间距大于1.7DT时,先行上部隧道遮拦效应占主导地位,双隧道开挖所致最大地表沉降及管线变形较小。为考虑遮拦效应而引入随机介质理论公式中的遮拦指数C与双隧道水平间距呈线性负相关的关系。(3)研究先下后上施工顺序时,不同交叠形式不同地层损失率条件下双隧道开挖对地层和管线的影响,建立考虑先行下部隧道扰动效应的地表沉降预测公式。双隧道水平间距小于1.2DT,以及垂直间距大于1.0DT时,先行下部隧道扰动效应占主导地位,双隧道开挖后的地表沉降及管线变形较小。为考虑扰动效应而引入随机介质理论公式中的扰动指数A与双隧道水平间距呈Logistic函数关系。(4)水平间距为1.0DT、垂直间距为2.0DT时,两种顺序开挖所致最大地表沉降几乎相同;当双隧道水平间距小于1.0DT、垂直间距小于2.0DT时,采用“先下后上”的施工顺序对地层及管线的影响更小;当双隧道水平间距大于1.0 DT、垂直间距大于2.0DT时,采用“先上后下”的施工顺序对地层及管线的影响更小。