在我国城市化进程不断推进的过程中,城市地上空间显得十分拥挤,为缓解地上空间日益匮乏的情况,对地下空间的开发和利用显得更为迫切。顶管法作为一种新型非开挖技术,因其施工扰动较小,不影响地面交通等优点,在城市地下工程的建设中备受欢迎。其中矩形顶管与圆形顶管相比,对地下空间的开发利用率有了很大的提高,因此矩形顶管的应用越来越广泛。在顶管工程中,将不可避免地扰动周围土体,尤其是由于顶管施工引起的地表变形及洞周的位移,对上述位移的合理控制直接关系到工程进度和施工人员的安全。本文依据太原市地铁2号线学府街站附属结构矩形通道工程,拟采用数值模拟、理论分析、现场监测等方法,研究大断面矩形顶管施工过程中的力学行为和变形特性,推导顶管施工引起的土体变形三维解、围岩应力和位移复变函数解,为今后类似工程的安全施工提供技术支撑和理论指导。本文主要研究内容如下:（1）利用Midas GTS NX有限元软件,在既有盾构隧道上方进行顶管施工,并对其进行三维数值模拟,采用单一控制变量方法分别研究顶推力、注浆压力和管土摩擦力三种施工因素与土体应力、地表纵向沉降和地表横向沉降之间的规律,为后续推导土体变形三维解、围岩应力和位移复变函数解提供基础。（2）考虑顶管施工过程中顶推力和注浆压力对土体变形的影响,在Mindlin解和弹塑性理论的基础上,结合经验公式并对其进行修正,推导出一种考虑土体损失、顶推力和注浆压力共同影响下的土体变形解。（3）采用弹性力学中的平面孔口问题来分析顶管施工对土体造成的影响,忽略围岩自重,考虑隧道有支护的条件下,利用复变函数方法分析注浆压力作用下围岩应力和位移的复变函数一般解,并以矩形隧道开挖为例,通过保角变换求出其复变函数解。