城市的发展推动了地下铁路工程的增多,地铁的建造能有效的缓解地上交通压力,但同时也造成了一系列的问题,地铁隧道的开挖会不可避免的造成地表移动和变形,对已有的地上建筑物和地下管道线路产生一定的影响,对高层建筑物的影响更明显。因此研究地铁隧道开挖造成的地表移动和变形对高层建筑物的影响,提出相应的防护措施,对于保证建筑物的安全性具有重要意义。研究地铁隧道开挖对高层建筑的影响的方法众多,由于解析解的难以实现,数值计算成为计算隧道开挖造成的地表移动和变形的主要方法,有限单元法由于它的通用性和简易性而被广泛使用。本文首先介绍了地铁隧道开挖产生的地表变形机理、地表沉降的预测方法及对周围建筑物产生的影响效应,为研究隧道开挖提供了理论基础;同时研究了有限元法的基本原理及运用有限元软件ABAQUS模拟隧道开挖中的关键问题。本文最后以济南地铁开挖工程为实例,通过ABAQUS有限元软件进行计算,研究了地铁隧道在不同埋深、不同距离的情况下产生的地表移动和变形对周围建筑物造成的影响。本文得出以下结论:(1)隧道开挖后,位移主要发生在隧道周围的土体,隧道的顶端由于上部土体和建筑物的重力作用,产生较大的纵向位移;横向土压力使得这个模型向内挤压,隧道底部出现上拱位移,隧道的左、右两侧出现较大的水平位移。在开挖过程中,土压力对于位移和应力的改变起到主要作用。(2)对于不同埋深的隧道开挖进行数值模拟,结果表明由于土层分布的特殊性,随着隧道埋深的增大,建筑物的最大沉降先减小后增大,隧道埋深在18米时,建筑物的沉降值是最小的,因此地铁隧道的最佳埋深是18米;同一埋深情况下,随着节点到建筑物中心轴线的距离的减小,位移逐渐增大,但位移的变化量逐渐减小。(3)对于到建筑物不同距离的隧道开挖的模拟,结果表明随着距离越远,建筑物的纵向位移越小,建筑物的沉降值变化趋势逐渐平缓,当隧道隧道的中心在建筑物的中心轴线上时,建筑物的沉降值最大;在隧道与建筑物的距离大于20m时,此时建筑物的最大沉降值小于20mm。隧道的最佳开挖距离应在建筑物20米之外。