對於長隧道工程所衍生之通風及緊急事故處理問題，一般係以設置通風豎井、車行聯絡道與人行聯絡道等方式處理。隧道交叉段之重複開挖擾動施工，將導致支撐工受力增加及圍岩變形加劇等不利情況，甚或影響隧道施工安定。目前有關隧道交叉段之研究，多僅為個案分析探討，欠缺完整及全面性之結果，而國內對於交叉段之設計，實務上主要仍憑藉經驗法則，採岩體評分折減或較為保守之支撐方式辦理，由於欠缺明確及合理之理論基礎，經驗法所得之開挖支撐設計是否適當，抑或過於保守或不足，實無法判定。由台灣近年來多條交叉段隧道出現預期外異常變形及支撐損壞情形，顯示有必要對交叉段隧道圍岩變形行為作進一步研究，以利隧道交叉段設計能力與施工安全之提昇。
圍岩變形控制為隧道設計之首要目標，故本研究乃以交叉段施工變形研究為主。本研究針對台灣地層軟弱及節理發達之特性，規劃80個各種不同地質條件、岩覆應力、斜交角度及開挖支撐方式組合之交叉段案例，採彈塑性模式三維模擬分析，建立數值案例庫。根據案例分析結果顯示，隧道斜交角度及圍岩材料岩盤強度比為影響交叉段隧道變形行為之主要因素，經藉由迴歸分析，可得出不同斜交角度之頂拱變形增量比與岩盤強度比關係式，並進一步彙整案例庫中不同隧道交角案例，根據圍岩變形急遽增加所對應之岩盤強度比關係，本研究提出隧道斜交角度對交叉段影響研判基準圖，並依據岩盤優劣等級提出相應之支撐設計建議。對於數值案例庫資料，本研究透過類神經網路推理學習與VB程式撰寫，發展交叉段變形預估系統，經實際工程案例驗證，顯示系統預測結果合理。

Passenger and vehicle adits and ventilation shafts are commonly used for emergency access and ventilation in long tunnels. Increasing support load and additional tunnel deformation are occurred during the construction of tunnel intersection. It may endanger tunnel safety in the extreme condition. Most of the previous investigations for tunnel intersection were only limited to case study. Degrading the rock mass rating and support system in the intersection area are used in practice. Nevertheless, unexpected tunnel closure and support failure have been observed in several cases in Taiwan. A more rigorous design method is, therefore, needed.
Controlling the movement of rock mass due to tunneling is the primary goal in supporting design for tunnel engineering. To understand the mechanical behavior in the tunnel intersection area, 80 cases of 3-D numerical analysis were performed by Flac3D program in the research. These analyses were conducted under various tunneling conditions, including rock strength, rock mass rating, overburden depth, and intersection angle. Results show that strength/stress ratio of rock mass and intersection angle play the significant roles in the deformation behavior of tunnel intersection. A criterion for assessing the effect of intersection angles on tunnel behavior has been established, and three categories of support design suggestions for different geological conditions have also been proposed. In addition, artificial neural network technique utilizing the database derived from the results of numerical analysis was further employed to establish a system for predicting the tunnel deformation and extent of plastic zone surrounding tunnels. The adequency of the deformation prediction system was examined by actual tunnel cases in Taiwan.

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