随着城市化进程的加快和城市规模的不断扩大，我国大城市和特大城市的中心地区空间愈发拥挤，交通阻塞等难题愈发突出。地铁隧道作为解决城市交通拥堵的有效手段而发展迅速，地铁线路网快速形成的同时地下空间也逐渐紧张，新旧结构之间的相互穿越也越来越普遍。本文采用以离心模型试验为主体结合数值模拟的手段，分析了新建隧道在穿越既有双线隧道时既有结构和周围地层的受力特征及变形规律，主要工作及成果如下：
　　(1)自主研发了一套离心模型试验装置，在该设备中能够实现在离心力场下动态开挖，与传统采用的“停机排液法”相比，一方面此方法在地层损失上控制更加精确，另一方面更能真实的反映隧道施工过程。
　　(2)在既有隧道模型的管节(片)之间设有接头，新建隧道施工时能体现出既有结构的变形模式。
　　(3)地表变形方面，结果表明当新建隧道距离测点0.7D~1.1D(D为隧道直径，下同)时地表已有沉降趋势，当新建隧道到达测点正下方时沉降速率达到最大，离开测点0.8D~1.3D左右沉降速率明显放缓，期间产生的沉降占总沉降90%以上。从沉降槽形态而言，施工过程中沉降槽的形态逐渐变得深而宽，表明新建隧道的施工对地层的影响在逐渐增大。沉降槽选取位置不同沉降槽形态有所不同：两种既有结构中间正上方的地表位移最大，既有结构上方土体由于既有结构的存在，沉降槽形状更浅，最大位移比前者小33%左右。对于不同的地层，黏性土流动性比砂性土差，整个地层变形更加“均匀”，沉降槽形态上比砂性地层同位置沉降槽更加平缓。
　　(4)既有结构竖向位移方面，结果表明在新建隧道距离既有结构1D左右时，既有结构已经开始变形并在沉降区内快速发展，期间产生的位移占总位移85%以上，离开沉降区后既有结构会因土体的再固结继续产生一部分沉降。对于不同的结构形式，管节式隧道由于衬砌抗弯刚度更大且整体性更强，其沉降的最大值比管片式隧道小，且由于有接头的存在两种结构都产生了不均匀沉降。既有结构之间体现出了较为明显的相互作用，新建隧道距离管片式隧道很远但距离管节式隧道较近时，施工造成管节式隧道沉降，进而影响到周边地层使得管片式隧道已经开始有沉降的趋势。
　　(5)土压力变化方面：隧道开挖会使既有结构周围的土压力发生明显变化，隧道顶部的土压力大约增加13%，位于两个隧道之间的土压力下降了15%，而隧道底部的土压力下降了16%。试验中由于边界效应，位于既有结构两侧的土压力变化规律不明显，数值分析显示该处的土压力存在一定程度上的降低，约3%左右。(6)在管片(片)的变形形式上，结合离心模型试验中定义的三种变形模式以及数值模拟中定义的五个变形参数，可以给出下穿施工中管片式隧道和管节式隧道的结构变形模式。