近接立交隧道施工所引起的地层效应和支护结构的力学行为及其复杂,特别是新建隧道“零距离”上跨既有隧道时,这种效果更明显,严重时甚至会导致下方隧道支护结构破坏以及围岩的崩塌。因此,对新建隧道开挖过程中既有隧道支护结构的受力变形特性以及开挖方法优化研究及其重要。本文依托汶马高速公路赶羊沟隧道排烟横洞交叉口工程,采用监控量测结合三维有限元数值模拟的方法,对主线隧道支护结构的受力变形特征、排烟横洞的工法优化以及碴土车对主线隧道的影响进行了研究,主要研究工作及成果如下:(1)介绍了隧道开挖的力学原理及上下重叠交叉隧道开挖过程的应力应变规律。(2)系统介绍了赶羊沟隧道排烟横洞交叉段的工程地质条件、水文地质条件;结合上下交叉隧道的受力特点,制定了现场监控量测方案,并就所测数据进行了分析。(3)对排烟横洞的开挖过程进行了三维数值模拟,并对主线二次衬砌的竖向变形、横向变形及内外侧最大主应力变化规律进行了分析。结果表明:主线变形表现为拱顶向上隆起,拱腰外鼓;确定影响区域起于排烟横洞上台阶掌子面离交叉中心-10m,止于18m。(4)通过模拟不同施工工况,对比了排烟横洞的变形、初期支护内外侧最大主应力及最大剪应力,得出了排烟横洞最优的开挖进尺和下台阶高度。结果表明:采用1.8m进尺及2.5m下台阶高度更有利于施工,排烟横洞上台阶掌子面距交叉中心(坐标0m)-20m前开挖进尺取3m,-20~10m内取2.4m,10~18m内取1.8m,18m后取2.4m。(5)通过现场调查的方法总结了碴土车的特点,计算出碴土车满载时车轮与地面的接触压力,确定了动荷载系数,并通过模拟车轮的不同作用位置模拟车辆行驶的过程,分析了车辆荷载对主线二次衬砌的影响,结果表明:车辆荷载对主线二次衬砌的应力最大增幅为13.41%,整体影响幅度不大,控制开挖后主线隧道围岩压力是关键,宜在离交叉中心3m范围内采取适当措施控制碴土车的影响。