本文结合北京市魏公村热力管道异型深基坑围护开挖的具体实践,利用理论分析、数值模拟、现场实时监测等手段,以异型基坑土与支护结构相互作用稳定性为核心,对异型基坑开挖过程中引起的土层位移和稳定性、地表沉降、支护结构的位移和稳定性,横支撑的受力情况和改进以及三维状态下土压力理论分析、土体抗滑稳定性理论分析、灰色理论进行地表沉降的预测等相关内容进行了全面深入的研究,取得了一些有创见性的成果。分析了异型深基坑开挖过程中,水平面上存在着拱形线,竖直面上存在着凹形线,并随开挖深度的增加,在土拱效应的作用下发生了应力迁移,使得变形土体的一部分能量迁移到了稳定土体中,在变形土体与稳定土体的界面处形成了应力集中现象,形成了滑移面,在滑移面处发生剪切破坏。根据上述破坏状态,考虑土与支护结构相互作用建立了空间状态下直臂及异型基坑的力学模型,推导了力学几何曲线方程,以静力平衡为基础,推导了直臂基坑的土压力表达式和异型基坑的主动土压力表达式；推导了土体抗滑稳定性表达式。运用工程软件Plaxis 3D进行了数值模拟,充分考虑了分层开挖效应和土与支护结构相互作用。根据数值模拟结果,分析了异型深基坑在空间状态下土体和支护结构水位位移场和竖直位移场的变化规律及其稳定性情况,分析了地表沉降的变化规律,了解了异型深基坑开挖过程中土体和支护结构最不稳定需加以防范的时段。对横支撑受力模拟结果进行分析,知道受力最大的支撑并对横支撑进行改进。从注浆范围和支护结构刚度这两方面对异型深基坑稳定性的影响进行了分析,得出支护结构刚度的增加对稳定性影响不是很显著；对于异型深基坑,注浆这种辅助支护措施非常有效,要注意注浆范围。对异型深基坑工程的实际监测项目和方法以及监测的相关内容做了介绍,将监测数据进行整理并分析,整理出井口沉降曲线和井口收敛曲线,可以知道井口沉降和收敛是同步的,相互影响的,并与模拟结果进行比较,知道开挖5米至9米的过程中异型深基坑沉降比较大。利用灰色理论自适应模型GM(1,1),以监测数据为原始数据,对地表沉降值进行预测,最大相对误差为10.86%,并进行精度检验,为其它工程预测提供参考。