随着城市化水平的不断提高，大量人口涌向城市，在我国已经形成了交通和建筑拥挤等城市综合症问题。为解决这些问题，人们开始将目光投向地下空间的开发利用中。为解决城市交通压力，目前国内很多城市都已建、在建或者计划修建地铁，地铁施工会破坏土体原有平衡状态，引起地层移动从而使地面发生不均匀下沉和位移，当地表沉降与地层移动发生达到一定程度时，会对周围建（构）筑物和周边环境构成影响，造成道路路面的破坏、影响基坑和地基安全，导致地下管线的破裂和损坏，同时对隧道自身造成严重的安全威胁，产生重大经济损失和不良社会影响。因此，掌握地层变形规律，对地层变形进行正确预测十分必要。本文从理论分析入手，综述了国内外现有研究方法和存在的问题。理论分析了浅埋暗挖法地铁施工引起地表沉降发生的机理和基本规律。对用于分析地表沉降时空效应的PECK公式和Logistic模型函数分别进行了分析，推导得到求解函数中各参数的方法，结合工程实测资料对参数求解结果和精度进行验证分析，同时编制MATLAB程序对Logistic函数模型进行求解。利用ANSYS软件模拟隧道施工，探究各种人为可控因素对隧道开挖引起地表沉降的影响。对随机介质理论进行优化，得到简单的优化预测公式，对工程实际的预测计算值和实测结果进行比较，验证了预测计算结果的可靠性。结论表明：求解函数模型中参数的方法切实有效，计算结果满足工程实际的精度要求，可以利用既有资料对计算公式进行正确修正。隧道开挖时速度越慢、洞径越小、埋深越深越能减小地表沉降保证隧道安全。优化后的随机介质法计算公式用于地表沉降的安全预测是可靠的。