随着地铁车站的功能性越来越强,地铁车站的结构设计也越来越复杂,地铁车站不仅在断面尺寸上有更高的要求,还要与各种通道相连。目前对于地铁车站大断面向小断面出入通道、通风道等结构的转换的力学研究尚待完善。基于以上的背景意义和科研价值,本文以重庆轨道交通九号线一期工程李家坪车站为背景,将交叉断面类型分为四类,针对地铁车站交叉段围岩与衬砌在施工过程中的位移和应力的变化规律进行探讨,完善交叉段的施工设计。首先通过山地城市轨道交通大断面车站向小断面出入通道开挖为例进行模型试验,开展模型试验相似材料的研究与选取,对比分析模型试验与数值模拟软件在交叉断面处力学性质,包括大断面车站的围岩稳定性、小断面出入通道的围岩稳定性以及大断面车站衬砌支护力学特性;最后以李家坪车站为例将交叉口进行分类,利用三维数值模拟软件对其余三种交叉口类型（大断面车站向区间隧道的转换、地铁车站不同断面类型的转换、大断面车站向通风道的转换）进行深入的施工力学分析。主要研究内容及工作如下:（1）以重庆轨道交通九号线一期工程李家坪车站为背景,根据各断面功能及特征,将交叉断面转换类型分为大断面地铁车站与小断面区间段转换、地铁车站主体隧道不同断面类型的转换、大断面地铁车站与小断面出入通道的转换、大断面地铁车站与小断面风道的转换四类。（2）基于模型试验相似理论,针对地铁车站开挖的特点,选取了相似参数,建立了模型试验相似系数函数关系。依据相似定理的使用原则,通过物理力学试验,得到模型试验的围岩相似材料最佳配合比为664,衬砌相似材料最佳配合比为水:（石膏+碳酸钙）=1:（0.8+0.4）。（3）针对大断面车站向小断面出入通道开挖的特点,研制了“先约束后卸载”的交叉部位开挖量测试验系统。该试验系统包括模型箱与衬砌模具系统、基于相似材料的围岩及衬砌模拟系统、应变采集仪形成的测量系统以及模型试验开挖系统四个部分,最终形成一套完整的模型试验系统。（4）通过三维数值模拟与模型试验对比分析,在车站向小断面出入通道开挖的交叉段区域及特征点的变化上,数值分析与模型试验的变化趋势较为一致。在距离交叉口外两倍洞径（16m）以内的围岩位移及应力变化受既有结构的影响变化明显,两倍洞径外的拱顶沉降保持平稳发展。大断面车站与小断面出入通道的交叉口边缘区域支护应力变化明显大于距离交叉口较远的点位,尤其是小断面出入通道侧壁即大断面车站支护结构的拱脚位置数值模拟的压力值达到了14.61MPa,小断面初始开挖拱底位置拉力值达到3.59 MPa。在距交叉口大约8 m的侧壁区域及4m内的底部区域,是结构设计中需要重点加强的薄弱环节。（5）以李家坪车站为例,通过建立三维数值模拟分别对其余三种交叉口类型（大断面车站向区间隧道的转换、地铁车站不同断面类型的转换、大断面车站向通风道的转换）进行深入的施工力学分析。车站不同断面类型间及车站主体向区间隧道的交叉口轴向位移较大,沉降变化并不明显,车站初期支护拉力均在马头墙位置迅速增大,最大拉应力达到3.22 MPa。4号风道的开挖对交叉断面处的围岩位移有一定的影响,当风道开挖支护完成后,在风道两侧直墙、仰拱位置的支护应力集中现象明显,仰拱位置的支护最大拉应力达到12.54MPa。