21世纪是地下空间开发利用的世纪,盾构法以其施工进度快、对地面交通影响小、质量易控制、防水性好等优点在其中扮演着重要角色。但是由于地质条件和施工工艺的限制,盾构推进仍不可避免对周围环境产生扰动,改变土体的初始应力状态引起土体位移。当土体位移超过一定范围时,会危及地铁结构本身以及邻近结构物的安全与正常使用,使邻近结构物倾斜、扭曲等,从而引起一系列环境效应问题。因此预测和控制盾构施工对邻近结构物的影响具有十分重要的学术价值和工程应用价值。以成都、深圳地铁为背景,采用数值模拟和模型试验手段,探讨了城市盾构施工对周围环境影响的机理,并针对地铁盾构施工对邻近结构物的影响进行了预测分析和控制方法研究。主要开展了以下工作:1、分析了地铁盾构施工引起地层沉降的原因、机理和发展过程,探讨了盾构施工对邻近结构物的影响因素、施工控制指标以及施工控制措施。2、采用三维有限元方法对盾构下穿地铁股道、刚性扩大基础、人行地道、立交桥桩基础、既有盾构隧道等邻近结构的动态施工进行了数值模拟,预测了盾构隧道的施工对邻近结构物的影响规律;利用控制指标判定了结构物的安全性,并有针对性的对控制方法进行了分析研究。3、基于“盾构—地层—结构”系统相似的概念,在选择对试验结果影响显著的相关参量基础上,利用量纲分析法推导了盾构—地层—结构系统相似的相似准则,在该准则的约束下设计实施了盾构掘进模型试验。4、对模型试验的量测数据进行分析,得出了邻近结构物位移和内力在盾构动态施工过程中的一般变化规律;研究了顶推力、出土率、推进速率、注浆填充率等盾构掘进核心参数对地层及邻近结构物的影响;并将模型试验成果与数值模拟成果进行了对比分析。