为实现运输、通风、辅助施工等不同目的,地下工程中设有大量的隧洞交叉段。两个以上隧洞相互贯通的位置称为交叉隧洞区域,简称为交叉隧洞。交叉隧洞具有顶板和底板裸露面积大、三角区围岩应力集中的特点。为探究交叉隧洞稳定性,课题组自主研发了一种基于增减材3D打印技术的交叉隧洞模型制作方法,利用这一方法制作了多组模型以探究断面形式、结构面对交叉段异形断面隧洞稳定性的影响和三角区围岩几何形态对交叉隧洞失稳过程的影响。本文主要的研究内容和结论如下:（1）提出了一种使用增减材3D打印技术制备复杂地下隧洞模型的物理模拟方法,测算了隧洞关键尺寸和结构面关键尺寸的相对误差。利用隧洞和结构面的关键尺寸评价打印隧洞模型的成型精度,测量结果表明,隧洞关键尺寸的相对误差在5.6%以内,结构面关键尺寸的相对误差在3.7%以内,基本满足模型试验的要求。（2）探究了3D打印模型的均质性,同时得到交叉段异形断面隧洞的失稳模式。选用流动度与建造性能平衡的类岩石材料并增加了并列带的重叠范围,制备了5组异形断面隧洞模型并进行单轴加载试验,每组包含两个不同打印路径的模型。试验结果表明,打印路径基本不影响围岩模型的均质性;隧洞跨度增加会显著降低顶板和底板的稳定性;非对称断面改变了围岩的破坏模式。（3）分析了结构面几何特性对交叉段异形断面隧洞围岩稳定性的影响。制备了多组含不同产状非贯通结构面的隧洞模型并进行单轴加载试验。试验结果表明,大规模非贯通结构面导致隧洞两侧岩柱发生破裂,小规模结构面与隧洞断面形式共同控制着围岩破裂过程。在结构面位置与倾角的共同作用下,当结构面位于洞顶时,倾角为45°的结构面对围岩稳定性削弱作用最大;当结构面位于左拱脚时,倾角为45°的结构面对围岩稳定性削弱作用最大;当结构面位于左边墙时,倾角为0°的结构面对围岩稳定性削弱作用最大。（4）分析了三角区围岩几何形态对交叉隧洞的失稳过程的影响。制作了非等高十字交叉隧洞模型和三洞交叉模型,并进行侧限条件下的单轴加载试验,之后利用FLAC3D软件重现了模型的变形破坏过程,模拟结果和试验结果吻合良好。锐角区拐角岩柱的稳定性最低,直角区拐角岩柱、钝角区拐角岩柱可有效保护临近的锐角区拐角岩柱;若三角区围岩两侧存在显著高差,较大尺寸隧洞一侧的稳定性低于另一侧。