大量实测资料表明，在工作荷载下基础、基坑和隧道周围的土体除极小一部分区域发生塑性变形外，其他区域土体的应变整体上都很小，主要集中在10-4～10-3之间，通常可认为处于小应变状态。随着室内测试仪器精度的提高，近年来土体的小应变特性逐渐被认知，土体在小应变区域内所表现出的本质特性对准确预测地下工程的变形及其施工引起的环境效应起到至关重要的作用。国内外学者对伦敦粘土、北海粘土、波士顿蓝粘土、台北粉质粘土、芝加哥冰川粘土和香港花岗岩风化土的小应变力学行为的研究已取得一定的成果，但苏州粉质粘土的相关研究目前尚未开展。因此，对苏州典型粉质粘土进行小应变试验研究并将其应用于工程实践是十分必要和有意义的，同时也具有重要的理论意义和广泛的实际应用价值。　　 本文以苏州市科技计划项目“苏州地铁深基坑支护结构关键技术研究”(ZXJ0805)为依托，以苏州典型粉质粘土为研究对象，以准确评估基坑围护结构变形性状及其环境效应为目标，采用室内试验、现场监测和理论分析相结合的方法，对土体的小应变特性和工程应用进行了系统研究。主要研究内容和成果如下:　　 (1)系统回顾了国内外土体小应变试验及其工程应用的研究现状，总结了小应变范围内土体的应力应变特性、土体在小应变条件下的土压力计算方法以及将小应变应用于基坑工程方面的研究成果，指出了这些研究中存在和需要解决的问题。　　 (2)根据苏州轨道交通一号线全线深基坑工程的实测资料，对一号线基坑围护结构性状及其所产生的环境效应作了统计分析与评价，包括墙体的最大侧移和竖向位移、最大地表沉降、最大支撑轴力、土压力、建筑物和管线最大沉降，统计数据分析表明城市地铁基坑工程周围的土体处于小应变状态;通过对南施街站基坑实测数据的深入分析，得到了围护墙深层土体水平位移、支撑轴力、周边地表沉降、建筑物沉降等随土方开挖、支撑设置等因素变化的规律。　　 (3)通过室内小应变试验，建议了弯曲元测试中宜采用的指标范围，研究了高精度剪切波速测试方法;通过弯曲元试验和现场波速试验，研究了苏州典型粉质粘土的小应变最大剪切模量Gmax，在分析其影响因素的基础上，提出了基于当前应力状态和孔隙比的苏州典型粉质粘土Gmax的计算公式;通过小应变条件下基坑主动区土体的侧向卸荷应力路径试验，研究了苏州典型粉质粘土在小应变区域内割线模量随应变增加而衰减的规律及其所表现出的高模量、非线性等特性，并确定了苏州典型粉质粘土小应变刚度变化的门槛值和小应变模型的计算参数。　　 (4)小应变条件下土体侧向卸荷应力路径试验得出的侧向应力-应变试验结果符合双曲线关系;基于围护墙后土体应变状态的分区，建立了考虑土体侧向卸荷及围护墙变形影响的非极限主动土压力计算方法，通过算例验证了该方法的可行性、合理性与准确性，详细分析了非极限主动土压力与围护墙侧移的关系、土体达主动极限状态所需的墙体侧移与深度的关系，得到了非极限主动土压力沿深度的分布规律。　　 (5)采用MIDAS/GTS软件，研究了考虑土体小应变特性的基坑工程数值模拟方法;对比分析了Jardine模型和Mohr-Coulomb模型对基坑变形及其环境效应的预测效果，验证了Jardine小应变模型的先进性;提出了适用于苏州轨道交通典型地质条件下基坑的坑外地表沉降预测线。