既有结构与地基的相互响应一直以来便是工程界常为研究的一类问题,而结构与地基共同作用的实质为既有结构与无限域(无限平面、半无限平面等)间的问题。而此类问题主要归结于岩土工程领域,如结构与地基的动力响应、地下结构的静力与动力响应、隧道与围岩的相互响应等都会考虑到无限域问题。此外在土木及海洋工程中也有涉及,因此无限域的准确模拟,是此类问题解决的关键所在。无限元法通过将局部坐标系中有限域问题映射到整体坐标系中的无限域,实现计算范围向无穷远延伸,是模拟无限域的有效方法。本文的主要研究核心是基于已有的浅埋隧道的理论精确解以及浅埋多孔隧道实际项目的试验成果数据,结合有限元理论、无限元理论进行分析比较,采取的主要是数值模拟法,通过同等条件的有限元、无限元-有限元建模,然后进行相应的数值分析对比,以图表、云图等直观形式展现出无限元法的优势所在。(1)分析深浅埋隧道的划分依据,浅埋隧道施工时的围岩应力状态、浅埋隧道相关理论解的基本原理,给出本文所用无限元单元及其相应理论公式、ABAQUS中进行无限元模拟的实施要点。(2)基于平面问题的复变函数理论分析推导自重及外荷载作用下浅埋单孔隧道的理论解析,并通过ABAQUS软件,分别建立同等条件下的浅埋单孔隧道的有限元和无限元-有限元模型,对隧道开挖时的周边围岩应力、位移与所求精确理论解的进行对比分析,验证无限元单元处理有限元模型的边界,相比有限元模拟更加接近浅埋单孔隧道的理论解,证明无限元模拟的高精度特点。(3)基于Schwarz交替法及深埋双孔隧道的复变函数解析,简述回顾自重及外荷载作用下浅埋双孔隧道的解析解,并基于ABAQUS软件分别建立同等条件下浅埋双孔隧道的有限元、无限元-有限元模型,分析近接浅埋双孔隧道的间距、夹角对隧道周边围岩应力、位移的影响,并与精确解结果进行拟合,进一步研究无限元法在分析浅埋双孔隧道开挖模拟时的问题,同时为后续浅埋多孔隧道的分析奠定基础,并通过无限元-有限元数值模拟法,分析了两隧道间距从1 m变化到10 m的过程中,对浅埋双孔隧道的地表沉降的影响,以及分析了两隧道夹角从0°变化到90°过程中,对浅埋双孔隧道地表沉降的影响。(4)基于浅埋暗挖三孔隧道实际项目-越秀公园地铁站的试验数据成果,通过ABAQUS有限元软件,分别建立同条件下的浅埋平行三孔和交叉隧道的有限元、无限元-有限元模型,并定义六种工况,分析在不同工况条件下,隧道周边围岩位移、衬砌支护内力以及地表沉降的变化情况,并与试验模拟数据的结果进行图表、应力云图对比分析,验证得到无限元-有限元法相比有限元数值模拟具有更高的精度,更适用实际隧道项目的结构稳定分析,并通过无限元模拟法验证得到越秀公园站浅埋多孔隧道的合理施工工序。