根据隧道功能的需要,有的隧道除了主洞外,还有斜井、竖井和支洞等次洞,主洞和次洞交叉处构成隧道交叉段。由于隧道交叉段是构造突变之处,也是受力突变之处,在隧道交叉段往往产生应力集中和较大变形,从而对隧道围岩稳定性产生严重影响,所以,加强对隧道交叉段围岩稳定性评价与预测具有重要的理论与实际意义。本文以肯尼亚内马铁路一期一标恩贡山隧道斜井与正洞交叉段隧道开挖施工作为研究对象,采用现场测试、弹塑性理论分析、人工智能技术和数值模拟等理论与方法,对恩贡山隧道斜井与主洞交叉段围岩稳定性评价与预测进行了研究,主要研究成果有:(1)结合恩贡山隧道交叉段与非交叉段围岩变形监测数据,采用隧道围岩稳定性分析评价指标:隧道拱顶沉降、围岩开挖稳定时间以及围岩变形收敛速度来对恩贡山隧道稳定性分析评价,二者均满足隧道围岩稳定性要求。但交叉段围岩处变形序列拱顶沉降与水平收敛变形速率有发生突变且收敛时间相对较长,并做了进一步预测分析研究。(2)针对一般隧道围岩变形计算理论在交叉段隧道结构改变时围岩变形突变部分考虑较少的不足,提出了基于薄壳理论方法下隧道交叉段围岩变形计算公式。同时,利用Mindlin位移解公式对斜井与主洞后续开挖产生的隧道交叉段围岩变形进行了修正,将隧道交叉段围岩拱顶沉降与水平收敛变形预测值与隧道围岩实际监测变形相对比,得到理论解析法下的隧道围岩预测变形误差较小,满足隧道围岩变形预测精度要求。(3)为了对隧道交叉段围岩变形进一步分析研究,现对隧道交叉段部位进行数值模拟计算分析,将恩贡山隧道交叉段与非交叉段围岩拱顶沉降与水平收敛变形模拟计算值并与实际隧道围岩变形监测值进行对比分析,同时,对二者的竖向应力、最大剪应力以及塑性区等分别进行了对比研究,从而得出隧道非交叉段围岩处于更加稳定状态。同时,在研究爆破开挖动荷载对隧道稳定影响时,对比隧道交叉段与非交叉段围岩的振动速度与变形,得到隧道交叉段在动荷载作用下振动速度与收敛变形亦更大,更危险。(4)针对交叉段隧道围岩变形序列预测问题,现利用人工蜂群算法与有序聚类方法对变形序列内的变形突变点进行整体与局部搜索,得到恩贡山隧道交叉段围岩拱顶沉降与水平收敛变形突变发生在隧道交叉段开挖后第15天,而非交叉段围岩变形序列无突变。进而,利用相空间重构理论中最大Lyapunov指数方法对突变点后变形序列分析预测,同时,利用一般指数函数对无突变的非交叉段围岩变形序列进行预测,二者预测结果均满足隧道围岩变形预测精度要求。