随着盾构法隧道在地铁建设中的广泛运用,盾构施工所遇到的工况和穿越的地层越来越复杂,如我国珠三角地区常见的土-岩复合地层、砂-黏复合地层等。当盾构穿越珠三角地区复合地层时,由于各地层的刚度差异较大,使得开挖面稳定性控制比均质单一地层中更加困难,其盾构开挖面破坏形式、开挖面支护力、地表变形控制等问题都不易被工程技术人员确定和掌握。同时,对于新建盾构隧道穿越既有隧道时的相互作用机理也需要进一步探究。以上表明针对珠三角地区复合地层盾构掘进稳定性与环境扰动等关键问题的研究具有重要经济和社会效益。基于此,本文借助现场实测、理论解析、数值模拟等研究方法,根据盾构隧道穿越复合地层施工的技术特点和控制要求,重点围绕盾构隧道穿越复合地层开挖面稳定性以及复合地层盾构掘进对地表和邻近既有隧道结构的影响,分析穿越既有隧道时开挖面的破坏模式、极限支护压力及既有隧道变形规律。研究取得了一定的成果,论文主要工作有:（1）复合地层盾构隧道穿越既有隧道的变形特性现场监测分析结合深圳地铁10号线上穿7号线区间隧道施工实例,基于现场监测数据,分析盾构隧道施工前加固措施施工和新建隧道盾构施工对既有盾构隧道的影响规律。通过分析既有隧道拱顶位移、收敛变形以及轨道差异沉降,考虑加固措施的作用效果,得到复合地层中加固措施施工和盾构隧道施工对邻近既有隧道的影响规律。（2）复合地层盾构隧道穿越引起既有隧道纵向变形理论分析采用两阶段法,提出了复合地层中新建隧道上穿既有隧道引起下卧盾构隧道纵向变形的简化计算方法。首先采用Loganathan解答计算开挖引起的土体自由位移场,同时基于Mindlin经典理论解计算隧道开挖等效卸荷引起既有隧道的附加应力;随后基于Winkler地基模型将既有下卧盾构隧道看作无限长弹性地基梁,将土体自由位移或附加应力施加于隧道,并建立求解既有隧道纵向变形的微分方程,从而得到既有隧道纵向位移的计算表达式。（3）复合地层盾构隧道穿越既有隧道施工数值模拟分析针对复合地层中盾构垂直上穿与下穿两种典型穿越方式,利用数值模拟的方法,构建三维弹塑性有限元计算模型,分析了盾构掘进引起的地表沉降以及对既有隧道的扰动变形影响,并与Peck经验公式计算结果进行对比,得到复合地层中多线隧道穿越条件下地表和既有隧道变形规律。（4）考虑既有隧道刚度效应的盾构隧道开挖面稳定性分析在考虑既有隧道刚度效应条件下,建立不同地层盾构隧道开挖面稳定性的三维弹塑性有限元计算模型,获取考虑开挖面支护压力小于前方静止土压力时引起的开挖面失稳破坏特征,分析了盾构穿越既有盾构隧道时开挖面支护力与开挖面位移之间的关系。随后,考虑沿开挖方向两滑动面不对称,提出改进三维楔形体受力模型,推导穿越条件下开挖面极限支护力计算公式,并分析其随内摩擦角变化规律和对地表沉降的影响。（5）复合地层盾构开挖面稳定性分析基于极限分析上限法,选取组合对数螺旋线,建立了盾构隧道穿越复合地层开挖面失稳模型,根据功能原理得出极限支护力的表达式,并利用非线性优化方法求得极限支护力的最优解。进而研究了土体力学指标、隧道直径、埋深比、层厚比和支护力分布形式等因素对于支护力的影响。最后将该模型进行了三维拓展。