地面沉降是指在自然和人为因素作用下，地面标高降低的一种环境地质现象，是世界范围内较为普遍的地质灾害。目前世界上已有60多个国家和地区发生了大面积区域性地面沉降。根据历史资料记载，北京的地面沉降最早发生在1935年的西单至东单一带。根据不同时期地面沉降发展的特点，北京市的地面沉降可划分为四个阶段，即形成阶段、发展阶段、扩展阶段和快速发展阶段。根据近几年的地面沉降监测结果，目前北京市的地面沉降处于快速发展阶段。　　目前北京正处于地铁建设的高峰期，根据北京市的地铁建设现状和建设规划，大量地铁工程处在地面沉降区。而地面沉降具有易发性、缓变性、累进性和不可逆性等特点，当地面沉降发展到一定程度后会影响地铁等轨道工程的安全，造成轨道的变形，地下隧道结构的开裂，严重的会影响地铁的安全运营、增加维护费用，缩短工程的使用年限。所以，北京的地面沉降防控的形势十分严峻。从国内外地面沉降的研究情况来看，目前地面沉降的研究大多集中在地面沉降监测方法、影响因素及机理、地面沉降的计算与预测等宏观方面。由于问题的复杂性，长期以来国内外在区域地面沉降对城市地铁工程影响方面的系统研究成果还很少。　　本文以北京市地面沉降发生较早的东部沉降区为研究区，在搜集大量地面沉降监测资料、地下水位监测资料、地下水开采量资料、地层资料、城市规划建设情况以及地质构造资料的基础上，研究了地面沉降的发展特征、影响因素及其对地铁工程的影响。主要的研究内容与成果如下:　　(1)采用地质三维建模技术，实现了研究区复杂地层的空间统一划分，并建立了三维地质模型。研究区的地层以粘性土、粉土和砂土的互层为主，在西部和中部区域局部分布有卵砾石层;西部、南部和中部区域的基岩埋深相对较浅，东部相对较深，北部基岩埋深最大。根据第四系成因类型、岩性、埋藏条件、地下水补径排条件等因素，建立了研究区水文地质概念模型。该模型将地层划分为3个压缩层组和3个含水层组。　　(2)研究区地面沉降的“阶段中心”随着时间不断发展变化，总体上呈现自西向东，自北向南发展的趋势。近几年研究区的地面沉降呈现出沉降面积迅速扩大、沉降速率加快的发展趋势。2010～2012年的最大年沉降速率分别达到127mm、149mm、151mm，地面沉降比较严重，应该引起高度重视。目前沉降漏斗中心在“管庄-豆各庄-黑庄户”一带。　　(3)研究区多年的地面沉降监测资料、地下水位监测资料、地下水开采量资料、地层资料、城市规划建设情况以及地质构造资料的综合分析表明目前研究区的地面沉降主要是由于超采地下水所引起，城市建筑荷载和构造因素有一定的影响，但不是主要影响因素。压缩层厚度分布与地面沉降的发展具有较强的相关性，压缩层厚度较大的地方往往形成地面沉降中心。在目前的用水条件下，研究区内压缩层厚度较大的地区未来沉降可能进一步快速发展。　　(4)提出了针对交互土层、多层地下水条件的地面沉降预测方法，编制了计算程序。该方法可以计算承压水和潜水在多层水水位变化条件下引起的地面沉降，以及地面沉降的滞后性以及地下水位上升等因素的影响，适用于北京地区复杂的地层和地下水条件。　　(5)本文依托北京地铁7号线工程开展了地面沉降监测以及地下隧道结构变形的监测工作，获得了地铁车站、区间隧道在区域地面沉降影响下变形特征以及地铁结构变形与地面沉降的关系。在地面沉降影响下，区间隧道整体表现出柔性特征，地铁车站的刚度相对较大，但并不是发生整体均匀沉降。地铁车站的纵向刚度比横向刚度要弱，在分析地面沉降对地铁车站的影响时，应该考虑地铁车站纵向与横向的刚度差异影响。　　(6)基于盾构隧道实测沉降数据的反演分析，提出了一种确定盾构隧道纵向弯曲刚度的新方法。研究发现隧道在变形过程中纵向刚度呈现非线性特征，建立了隧道结构纵向刚度折减系数与隧道结构最大纵向变形之间的拟合关系，形成了地面沉降对地铁工程影响的分析评价方法。应用本文的研究成果对广义等效连续化模型的参数取值进行了修正，并给出了取值建议，增强了它的适用性。