从施工安全和经济角度考虑，准确预测隧道开挖位移是十分必要的。隧道开挖净空收敛理论无法解释新奥法施工中相对过大的地表沉降，这是因为新奥法无法反映施工过程中开挖面敞开造成的地层损失。本文采用三维数值模拟分析方法，并结合北京地铁五号线暗挖隧道的现场监测，深入研究了隧道地表沉降变形预测与控制方法。　　 建立了考虑开挖面应力释放系数的地表沉降数值预测模型，该模型可模拟开挖面的应变状态对地表沉降的影响。考虑实际施工情况，基于FLAC3D大型数值分析软件，采用四种开挖方案，在开挖面应力从1.0的释放系数以每次释放20％直到0.20条件下，计算得到了开挖面在不同释放系数情况下的地表沉降曲线、位移夹角变化曲线，以及塑性区体积变化曲线，并与现场监测沉降数据进行比较分析。　　 采用混沌特征数重构隧道位移时间序列的相空间，输入到支持向量机网络，进行了隧道地表位移预测。该方法反映了隧道地表沉降监测数据的时间序列存在着混沌特性，从而避免了以往预测方法中确定影响因素的主观性。本模型充分利用了时间序列的非线性信息，能够预测地表变形的演化趋势，比一般的统计回归方法有更高的预测精度和更广泛的适应性。　　 为改善隧道开挖面应力状态以达到稳定开挖面的目的，进而有效控制地表沉降，在最大限度的不影响隧道施工前提下，提出了使用纤维增强树脂锚杆(FRP锚杆)对隧道掌子面正前方进行预加固的施工方法。采用现场监测数据验证了所提出的考虑开挖面应力释放系数的地表沉降数值模型的有效性，分析了开挖面变形及其对地表沉降的影响。为了将地表沉降控制在许可范围内，可以在施工中调整锚杆的数量和长度。以上控制方法不仅能有效地控制地表沉降，对施工的干扰小，而且可以实现全断面开挖，且施工费用相对经济。