盾构法施工地铁隧道不可避免地产生对隧道周围土体的扰动,从而引起地层移动和变形,表现为地表沉降.主要包含两个方面:一方面是隧道施工对土体的破坏与地层损失所造成的地表沉降;另一方面是受扰动或受剪切破坏的土体的主固结和次固结(即流变)引起的地表沉降.地表沉降是岩土环境工程中普遍性的问题,盾构推进引起的地表沉降是盾构机械与地层相互作用产生的,实质上是土力学的基本问题.本文从土体变形的最终状态——地表沉降出发,对北京地区盾构法施工引起的地表沉降进行了分析和预测.以北京地铁五号线盾构试验段为背景,通过实测资料的整理、统计分析和预测控制评价,得出北京等非饱和土地区盾构隧道施工地表沉降的规律.本文的主要工作包括:1.在实测数据的基础上,结合传统研究方法和前人研究成果,分别从土体损失、土的孔隙水压力的改变和初始应力的改变对盾构施工引起周围土体的扰动和地表沉降的机理进行了分析.2.传统的研究方法大多关注地表沉降的时空状态,本文也从时间上和空间上分析了在北京地区进行盾构施工产生地表沉降的特征和模式,并与传统的解释作了比较,分析其原因.3.盾构施工地表沉降的影响因素众多,主要是土性因素和施工因素,文中针对北京三种典型地层条件,分析研究了北京地区盾构法施工地表沉降与地层的关系及地表沉降发生的原因.并对由推进过程中的推力、推进速度、回填注浆时间和注浆量的影响引起的地表沉降进行了一般性的分析.4.盾构施工引发的地表沉降与时间、覆土厚度有关,从实测横向沉降槽随时间的演化特征,纵向沉降槽的阶段划分,作了地表沉降与时间关系的分析.通过比较不同埋深时的地表沉降,得出埋深与地表沉降的关系.5.结合以上分析,归纳地表沉降规律,提出适合北京地区地层特征的预测盾构法施工地铁隧道地表沉降的经验公式.6.盾构施工引起地表沉降的影响因素众多,而且诸因素之间存在交互作用,在现有相关文献中,较多作者往往仅从某一两个方面进行分析,虽然在一定程度上也能反映地表的位移和变形,但很难充分揭示这些综合因素作用下的地表沉降的真实变形机理、变形过程以及变形的结果.笔者结合北京地铁五号线盾构试验段隧道施工,建立了盾构施工地表沉降的神经网络预测模型,考虑了多种影响因素对盾构施工产生地表沉降的影响,并可进行沉降预测.7.综合考虑上述盾构施工参数对地表沉降的影响,提出了减少施工对土体的扰动以及控制沉降的措施.同时,结合实例,通过预测结果评价了地表沉降控制的效果.