随着城市建设的发展，高层建筑如雨后春笋般拔地而起，深基坑施工在纵向深度增加的同时，横向施工空间越来越狭小，深基坑施工稳定性控制愈加困难。深基坑开挖引起地层应力调整，导致基坑及周边环境产生变形，如果变形得不到有效控制，极易出现基坑失稳，带来巨大的经济损失和恶劣的社会影响。深基坑施工变形与工程地质条件、水文环境、周边建筑、施工方案等多种因素影响，是典型的多因素非线性问题。论文以滕州九州清晏小区地下车库和地下人防工程深基坑监测项目以及济南市省会文化艺术中心南车库基坑监测为工程背景，以基坑施工监测数据为基础，基于灰色理论和神经网络算法建立深基坑施工变形预测模型，并对模型进行了验证分析，给出了可用于实际施工监测的变形预测模型，采用突变理论建模研究了深基坑施工失稳预测问题，并借助数值模拟技术，分析了深基坑失稳与各影响因素之间的辩证关系。通过三维数值模拟，分析了深基坑施工支护结构与地层的变形发展规律。论文研究主要内容有：　　(1)以灰色理论为基础，分别建立了全信息GM(1,1)模型、新陈代谢MGM(1,1)模型和考虑残差的GM(1,1)模型，以部分监测数据为样本，进行变形预测分析，通过相对误差分析，全信息GM(1,1)模型和新陈代谢模型预测值误差较大，而考虑残差的新陈代谢MGM(1,1)模型进行深基坑施工变形短期预测，精度可以满足工程要求；　　(2)基于神经网络的时间序列模型预测精度较高，可用于基坑施工变形中长期变形预测，但是需要的样本数据较多，计算工作量大；　　(3)建立深基坑施工变形预测模型，在基坑施工前期数据较少时可采用考虑残差的全信息GM(1,1)模型或者新陈代谢MGM(1,1)模型建模进行短期预测，施工一段时间后监测数据较多时可采用神经网络时间序列模型进行深基坑施工变形中长期预测分析；　　(4)采用强度折减法分析了深基坑失稳破坏的表现形式和主要影响因素，并借助数值模拟技术，分析了各影响因素对基坑施工失稳的影响；　　(5)以塑性极限分析法和灰色预测法结合尖点突变理论建立了深基坑施工失稳预测模型，并结合工程实际进行了模型验证分析；　　(6)采用数值模拟技术分析了影响基坑失稳的两类外部因素的作用机制，最后根据三维数值模拟技术分析了深基坑施工变形控制技术。