盾构法由于其高度自动化、对地表交通影响小、不受气候条件限制等优点已经成为我国城市地铁隧道施工的主要方法。隧道盾构施工过程中,周围土体受开挖扰动影响使得邻近地下管线在管-土相互作用下承受附加荷载进而产生形变,过度变形则会引起管线渗漏甚至断裂、爆管等事故的发生。尤其在非饱和地层中,渗漏水的扩散改变了土体物理力学特性,加剧了盾构施工引起的管线变形及地层沉降,盾构施工风险更高、隐患更大。因此在渗漏水影响下,对双线隧道盾构施工近接下穿市政管线的风险进行评估具有重要的工程意义。为此,本文以地层沉降及管线变形规律研究为主线,采用室内试验、理论分析、模型试验及数值模拟相结合的研究方法,重点对盾构施工扰动下管-土相互作用机理、黏弹性空间盾构施工引起的地层及管线变形理论解、盾构施工近接下穿既有管线影响分区以及管线渗漏影响下地层及管线受力变形规律开展系统的研究。对合肥地区典型非饱和黏土进行基础物理力学参数试验,通过滤纸法及温湿度法对土体吸力变化规律进行研究并绘制土-水特征曲线。基于试验结果,对常用的4种基质吸力预测模型与本研究中土体吸力试验结果的适用性进行分析,结果表明修正FX模型具有较高的拟合精度,符合该类土的基质吸力变化规律。此外,进一步研究了基质吸力变化对土体抗剪强度的影响,实测黏聚力及基质吸力贡献值均随着基质吸力的增加呈先增后减趋势,在吸力为242.45 kPa时影响占比达到峰值91.13%,而后逐渐减小,并在体积含水率减至22.82%时趋向于零。基于两阶段法原理,结合广义Kelvin模型和Mindlin基本解,考虑盾构掘进压力、盾壳摩擦力、注浆压力及土体损失的影响,推导了双线隧道盾构施工引起的地层位移三维黏弹性解及管线变形时域解。计算结果表明,该理论解能够清晰的解释多因素作用下盾构开挖面前方地表隆起以及后方地表沉降的现象。同时,理论解能够预测盾构施工引起的管线受力最不利断面,且地层位移及管线变形计算结果与现场实测基本吻合。此外,进一步讨论了黏弹性参数、几何参数以及盾构参数的变化对土体位移影响的时空演化规律。基于自主研发的双线隧道盾构下穿既有管线模型试验系统对管线无渗漏和小范围渗漏影响下盾构施工引起的地层沉降及管线变形规律进行试验研究。无渗漏模型试验结果表明:测点范围内土体沉降量变化可分为缓慢增加、迅速增大、趋于稳定三个阶段;单线隧道贯通后,地表沉降理论与试验结果相差0.6 mm;双线隧道贯通时,受二次开挖重复扰动的影响,偏差量增至3.9 mm。小范围渗漏模型试验结果表明:渗漏水最终扩散以竖向为主;渗漏水影响下,单线隧道贯通后,地层沉降平均增加45.5%,双线隧道贯通时,地层沉降平均增加24.5%,且随着竖向深度的增加沉降增量越大;受地层重复扰动的影响,两隧道中心线上方管线应变在双线隧道贯通时增加79%,且管线底部应变值增量相比顶部更大;结合管周土压力变化趋势可以看出,管道底部土压力减少量达到油缸所施加的荷载值后保持稳定,说明在小范围渗漏时,盾构开挖使得管道底部存在管-土分离现象。考虑管线渗漏影响,建立盾构施工与管线渗漏准耦合计算模型,并结合理论计算及试验结果对模型合理性进行验证。综合考虑管-隧竖向净距H和隧道水平净距S两种因素,建立16种分析工况,数值计算结果表明:以管线沉降划分的盾构施工强弱影响分区高于地表沉降划分区域,因此前者具有更高的安全系数。此外,考虑管线竖向不同渗漏范围、水平向不同渗漏长度的影响,建立9种数值计算工况分析盾构施工及管线渗漏耦合作用下地层及管线受力变形规律及塑性区分布特征。[图]92[表]28[参]173