土岩复合地层是城市地铁隧道施工过程中经常遇到的一类地层,相比于普通单一土层或岩层,土岩复合地层的变形机理具有自身的特点,本文依托青岛土岩复合地层中的在建地铁工程,基于文献查阅、现场调研、数值分析、现场监测等技术手段对地铁施工扰动下土岩复合地层的变形规律进行深入研究,以期揭示地铁隧道施工条件下土岩复合地层的变形机理,并为土岩复合地层的变形控制提供理论依据。本文的主要研究内容及研究成果如下:1、通过广泛查阅文献资料,搜集地铁施工扰动下地层变形案例,获取了地铁隧道施工过程中影响地层变形的风险因素,从时间和空间2个层面分析了地铁隧道施工扰动下的地层变形效应,并分析了地铁隧道施工过程中的变形机制。2、依托青岛在建地铁工程项目,基于层次分析法对地铁隧道施工过程中的风险因素进行了敏感性评价,研究结果表明,主观因素是导致地铁隧道施工风险产生的主要原因,其中,施工管理、开挖方法、沉降变形控制、围岩级别、周边构筑物及管线及地面荷载是地铁隧道施工过程中主要的风险影响因素。3、分析了土岩复合地层条件下隧道埋深、围岩级别及地面荷载对地层沉降的影响规律,主要得到以下主要结论:在地面荷载与隧道开挖效应耦合作用下,拱顶上方沉降值随距离的增大呈先减小后增大的现象,沉降值在土-岩分界面上最小;在土岩复合地层中围岩级别对沉降影响显著;地面荷载的存在增大了地层沉降量,土层中沉降变形速率值随荷载增大而增大(由0.18变为-0.98),岩层的变形速率基本保持不变(变形速率在0.13～0.14之间)。4、基于数值方法对地铁隧道施工扰动下的土岩复合地层变形规律进行了分析,研究了不同地面荷载条件下地铁隧道施工过程对土岩复合地层及隧道变形规律的影响机制,具体如下:(1)各工况下,各地层分界面上变形规律相似,且各地层受隧道开挖影响范围约在隧道中线两侧各40m区域。地面荷载工况下各地层变形量增大,各地层沉降增大幅度随着地层埋深的变大而逐渐减小;“阶段Ⅰ-施工前”及“阶段Ⅱ-施工中”为各地层主要沉降阶段,2阶段沉降占比随外荷载增大而降低。(2)地表无地面荷载时,隧道开挖对地层变形起主导作用,各地层离隧道开挖面距离越近变形越大;随着地面荷载的增大地表沉降量显著增大,因此在施工过程中应重视地面荷载对地表变形的影响。(3)各工况下,“阶段Ⅰ-施工前”及“阶段Ⅱ-施工中”引起的拱顶沉降约占总量的75%～84%,拱顶沉降量随外荷载增大而增大,各施工阶段沉降量也随外荷载增大而增大,但是“阶段Ⅰ”、“阶段Ⅱ”沉降占比却随地面荷载增大而减小;外荷载对隧道周边收敛的影响主要在“阶段Ⅱ”及“阶段Ⅲ”,而各阶段洞周收敛的比例几乎不随外荷载的增大而变化。外荷载对拱顶沉降的影响程度大于周边收敛。5、选取青岛某地铁隧道为依托工程,基于现场监控量测方法获取地铁施工各阶段土岩复合地层的变形数据,并结合数值计算结果进行对比分析,研究结果表明:隧道掌子面前后一段区域土体开挖造成的地层扰动是引起地表沉降的主要因素。