随着我国人口不断增加,各大城市交通越来越拥堵繁忙,其基础设施建设也正在逐步完善之中。地铁作为城市高效运输方式之一,有着节省土地资源、与其它交通方式之间干扰较少等优点,因而在许多大中型城市都兴建起了地铁轨道交通。目前在修建地铁的施工方案中多数采用盾构法施工,虽盾构法施工有着诸多优点,但在盾构施工掘进中,盾构机自身必定会对隧道周围土层造成土体扰动,在不同水文地质条件下产生不同的土体变形,严重的情况下会危及地下管线及地上环境,所以对盾构法施工引起土体沉降的研究显得非常必要。本文主要创新与发现如下:(1)使用BIOT固结理论推导得出的解析解,对盾构施工过程中引起土层的竖向位移与孔隙水压力进行研究,根据盾构施工过程中刀盘与土体相互作用的特点,推导得到了盾构机辐条式刀盘、面板式刀盘与刀盘侧面引起的三维土体中某点竖向位移与孔隙水压力解析式,叠加盾构施工其它因素引起土体的竖向位移得到土体总的沉降计算公式与总孔隙水压力公式,结合工程算例进行分析。(2)对盾构隧道施工下穿城市公路进行研究,考虑公路下覆路基,通过引入当层法,将均质土层上覆不同材料等效为一均质土层,结合总竖向变形与总孔隙水压的表达式对该问题进行求解。根据工程算例,在其它条件相同情况下通过盾构轴线与公路轴线之间六组不同的夹角的计算,以分析夹角因素对沉降大小的影响,得出一些有益结论。(3)建立饱和土中的盾构推进过程三维模型,将盾构施工过程产生的空隙通过等代层模拟。考虑水-土流固耦合作用,对杭州地铁二号线某施工区间的盾构施工过程引起土体变形与孔隙水压进行数值模拟求解,并对地表竖向变形与隧道周围孔隙水压力场进行分析。调整等代层模量参数以模拟三种不同盾构施工质量下的盾构施工,分析施工质量对土体沉降与孔隙水压的影响。