近年来,我国地下空间开发呈现立体化和密集化趋势,各种地下工程近接施工变得越来越频繁。其中,邻近既有隧道的基坑开挖工程是常见的近接工程类型之一。软粘土地层深基坑开挖伴随的卸荷效应会引起邻近地层发生应力重分布和变形,进而导致旁侧既有隧道结构产生附加内力和变形,严重时甚至导致其产生开裂、错台和渗漏水等病害,影响隧道结构的正常服役。另外,基坑底长时间暴露也会使开挖卸荷引起的地层和隧道响应持续发展,这与坑内外土体孔隙水压力演变伴随的地层应力状态演化密切相关。目前,诸多学者对基坑开挖影响下既有隧道响应问题展开了相关研究,但大多关注隧道结构变形规律,缺乏对开挖卸载条件下地层应力状态和隧道变形的长期响应机制的研究。为此,通过离心模型试验和有限元三维数值分析,本文研究了软粘土地层基坑开挖对旁侧既有隧道长期影响机理。研究成果有助于提高软粘土地层基坑开挖对既有隧道长期影响问题的理论认识,为提出切实有效的隧道保护措施提供科学依据。主要工作和研究成果如下:(1)开展了加速度为120g的离心模型试验,获得了基坑开挖引起的地层不排水抗剪强度、土体孔隙水压力、水平向土压力、地表沉降、隧道沉降和弯矩演变规律。试验结果表明:基坑底暴露会导致坑底和隧道周围土体超孔压长时间演变;开挖完成时,隧道周围土体水平向土压力沿竖向衰减量呈现“上小下大”的趋势;开挖完成后地表沉降、隧道沉降和弯矩分别在400天、500天和1080天达到了开挖完成时的2倍,实际工程中应尽量减少坑底暴露时间。(2)针对基坑开挖卸载对周围地层的扰动问题,对停机后的模型地基进行了微扰动取土,开展了标准一维固结试验,获得了初始孔隙比、压缩模量、压缩系数、压缩指数、回弹指数等指标。试验结果表明:既有隧道一侧土样初始孔隙比小于基坑对称一侧土样;既有隧道的存在对开挖引起的土层扰动产生抑制作用,隧道一侧附近土体的压缩性要低于对称于基坑的另一侧土体;相对于基坑与隧道之间的土体,隧道另一侧土体压缩性相比基坑另一侧对称位置土体压缩性的变化程度会更大。(3)针对基坑开挖对周围地层和旁侧既有隧道长期影响机理问题,获得了土体小应变硬化土模型参数,开展了三维数值分析研究。研究表明:开挖完成后300天的隧道水平位移相比开挖完成时增大了 40%,而竖向位移增大了 56%;相比而言,围护墙水平位移仅增大了 20%;随着基坑底持续暴露,靠近基坑一侧隧道拱腰处法向土压力下降约25 kPa,而拱顶、拱底与另一侧拱腰处则呈逐渐增大趋势。(4)开展了不同基坑尺寸、隧道相对位置等工况下的有限元数值模型参数分析,获得了不同工况下最大地表沉降、围护墙最大水平位移、隧道拱顶最大竖向位移以及拱腰最大水平位移的响应规律。计算结果表明:平行于隧道方向的基坑边长增大时上述结果的增大最为明显;平行于隧道方向的基坑边长不变的情况下,垂直于隧道方向的基坑边长增加会降低靠近既有隧道一侧的地表、围护墙和隧道变形;由于既有隧道对开挖卸荷引起的土体变形传播存在抑制作用,地表沉降与围护墙水平位移随既有隧道与围护墙距离的减小而减小。(5)对不同基坑尺寸和隧道相对位置工况下开挖卸荷引起的隧道横截面响应规律问题,开展了参数分析研究。结果表明:随着隧道与坑底距离的不断增加,隧道截面竖向收敛变形逐渐减小;基坑开挖尺寸变化对隧道截面收敛变形影响最为显著;平行于隧道方向的基坑边长不断增大会导致隧道截面竖向收敛变形不断增大;受基坑尺寸效应影响,垂直于隧道方向的基坑边长不断增大反而会降低隧道竖向收敛变形。