本学位论文针对复杂地层条件下大口径顶管施工时,引起周围地层变形的环境问题,应用现场监测、室内试验、理论分析、有限元数值分析相结合的方法展开研究。对于顶管施工时引起地层变形的关键施工参数,如减摩泥浆的注入压力、泥水舱压力等对周围地层变形的影响进行了分析。本研究的主要创新性成果如下:1)总结了含有砂礓土复杂地层中水下浅覆土多线平行大口径顶管施工过程中的地层受力、变形以及顶管中相互作用的规律。通过现场监测数据发现,先后施工顶管的环境影响有差别,且注浆对后续管道施工引起的土体变形影响较大。2)提出了考虑膨润土减摩泥浆注入压力对顶管引起地层变形影响的计算方法。研究顶管沿线注浆对土体变形的影响规律,这些规律可以用半无限空间圆孔扩张理论来模拟分析;拓展了计算土体损失的公式,用于计算三维土体变形;完善了顶管掘进机对附加力的计算方法,计算掘进机对土体的附加应力引起顶进方向上土体变形符合实际。3)应用有限元数值分析的方法反算施工参数与操作控制对周围土体变形、应力变化的影响规律。采用位移贯入动态模拟顶管的施工过程,提出合理模拟土体损失和迎土面压力的方法,通过数值分析模拟现场施工情况,反算平行顶管顶进的力学效应,来确定施工过程中对周围环境影响最小的顶管施工中操作控制的方法与施工参数。