随着城市建设的发展,三维城市空间的开发利用越来越显迫切,作为非地面开挖敷设地下管道的一种新施工工艺,顶管施工己成为近年来城市管线建设和改造的主要手段。同时,对顶管施工引起土层变形的预测和控制也成为城市环境土工学的一个重要研究课题。在前人研究的基础上,本文就顶管施工过程中周围土体变形作了研究。本文认为,顶管施工引起地层扰动从而导致土体变形,而地层扰动的原因是施工应力和地层损失,土体变形是由施工应力和地层损失共同引起的。本文对顶管法引起土体变形作了研究,内容包括:顶管施工引起土体变形的三维解;顶管施工工后沉降的数学预测模型及建立灰色理论模型对顶管施工的工后沉降进行预测;对顶管施工中影响土体变形的各种因素进行了分析并提出了施工控制措施。本文主要的工作如下:(1)采用镜像法对土体内空隙收缩引起的土体变形公式进行了推导,建立了三位土体损失模型,在此模型上对土体损失引起的变形公式进行了积分。采用matlab数值求解。(2)分析阐述了如何利用明德林弹性力学的解来分析计算顶管施工应力(考虑正面推进力、掘进机与土体的摩擦力及后续管道与土体的摩擦力)引起的土体位移,采用直接积分的方式进行求解。(3)利用matlab编写了计算程序,结合上述的成果,对由土体损失和应力引起的土体变形进行数值求解。通过对工程实例的分析,验证了本文所提出的方法的可行性。并进一步分析了个几种因素对结果的影响,提出了针对性的施工控制措施。(4)利用灰色理论,建立了顶管施工工后沉降的预测模型。采用matlab进行编程,并通过工程实例进行了验证。最后,对进一步工作的方向进行了简要的讨论。