地铁沿线特别是地铁枢纽站附近往往建有密集的高大建筑群,有限空间内深基坑施工对既有构筑物的影响不容忽视。开展狭小空间内构筑物相互作用的理论与试验研究,对工程技术进步和灾害防治具有重要的理论与现实意义。本文以深圳地铁车公庙枢纽改扩建工程为依托,针对地铁车站基坑施工过程围护结构受力特点,采用理论分析、室内模型试验等手段进行综合研究,针对有限空间新建及既有构筑物的力学特性开展研究:(1)通过资料调研总结归纳,推导了较普遍的有限土体压力计算公式。在前人研究的基础上,通过对已有有限土压力理论公式的研究,并与试验得到的实测结果进行对比分析。(2)配置了稳定性好,性能易控的有限岩土体地质力学模型试验相似材料。通过大量的配比试验,运用正交试验方法与全因素试验方法对比验证了试验材料的特性,研制了一种新型的相似材料。这种材料用铁粉、重晶石粉、石英砂作为骨料,松香、石蜡油作为胶结剂,石膏作为调节剂混合而成。经配比试验和数据分析,总结了相似材料力学参数的若干影响因素。新材料具有容重高、强度与弹模低、性能稳定、易于加工堆砌、可重复使用的特点,可以模拟范围较广的岩体材料,是一种比较理想的地质力学模型相似材料。(3)开展了毗邻构筑物地铁车站施工地质力学模型试验。设计了高强度、可拼装可视化的模型试验台架,试验采用目前较为先进的机械式、电阻式及光纤式等多种测试技术开展多元信息监测。通过多工况条件下模型的制作、开挖、数据监测,获得了基坑开挖引起的围护结构有限空间土压力变化以及深部土体水平位移规律。