近10年来，盾构下穿诱发管土相互作用问题，在工程界和学术界均引起了极大关注。在以往研究中，通常假设土与管线完全接触，从而便于管线挠曲计算。实际上，管土界面脱空已被大量试验证实。在工程实践中，管线脱空后将失去地基支撑，通常视为危及其结构安全的严重问题。然而目前大部分数值模拟和理论方法都没有考虑间隙形成的影响。此外，管土相互作用中地基非线性响应，包括土体刚度弱化和局部屈服等，目前研究亦待深入。
基于当前研究的不足，开展盾构下穿管线响应理论分析。在管土界面脱空之前仍沿用完全接触假定；在管线一侧界面间隙形成之后，进一步增加的载荷仅由仍与管线保持接触的另一侧土体承担（图1）。此外，考虑到实际工程中地基屈服常见于管土界面脱空之后，故本文就地基屈服区段的评判仅在该区段被判定为界面脱空之后，且潜在地基屈服位置处于脱空界面的另一侧。基于上述假定，推导了同时考虑局部界面脱空和土体屈服的管土相互作用迭代算法。其中，界面脱空迭代的收敛准则是在某一次迭代过程中第一轮和第二轮计算所得管线上方和下方的间隙宽度相等，由此即可满足管线上下两侧净拉力均为0的要求。同理，地基屈服收敛的判断标准是某次迭代中前后两轮计算得到的管线上下地基屈服宽度均相等，由此实现地基反力无超过其承载极限的情况。
综上，就隧道开挖引起管土相互作用问题，目前考虑管土界面接触及管土响应非线性的研究相对较少。本文基于管土线弹性相互作用理论，推导了同时考虑局部界面脱空和土体屈服的管土相互作用计算方法，并经模型试验验证了其适用性（图2）；此外，参数分析了管线抗弯刚度和地层损失对管线形变响应的影响（图3）。
通过理论推导、实例验证与参数分析，主要得到以下结论：
(1) 本文计算理论适用于盾构隧道开挖引起上覆管线的挠曲和弯矩计算，可准确预估管土界面脱空宽度；当界面脱空区域较宽且局部地基屈服时，本文计算理论较线弹性解或仅考虑界面脱空影响的计算更符合实际。
(2) 当地层损失较小时，因管土界面未发生脱空和地基屈服或发生范围较小，此时线弹性计算结果较符合实际；伴随地层损失增大，管土界面脱空范围递增，界面脱空和地基屈服对管线响应的影响愈发显著，管线挠曲和弯矩呈非线性增长，此时线弹性计算和仅考虑脱空影响的计算均因高估了地基承载能力而较实际偏大。
(3) 管线抗弯刚度是影响管土界面脱空行为的重要因素；随管线抗弯刚度提升，管土界面更易脱空，且管线最大弯矩呈递增趋势。
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