以西安地铁2号线永宁门-钟楼-北大街段隧道的盾构施工为工程背景,充分考虑西安地区黄土地层的特性,基于土力学基础理论,分析了盾构施工引起隧道上方地层变形与失稳的规律,计算了隧道上部土层的压力,总结和分析了施工引起的地表沉降发展过程与空间分布规律,给出了盾构隧道施工引起地层变形的弹塑性分析方法,并完成了数值分析结果。进一步推导了维持盾构施工中开挖面土体稳定的支护力计算公式,提出有效控制盾构施工引起地表沉降的方法,确定了影响地表沉降的土力学参数和盾构施工参数与隧道施工中有效控制地表沉降的技术措施,并将研究成果应用于盾构隧道施工穿越永宁门城墙、护城河、钟楼等古建筑物群工程中,指导了施工方法和施工过程。经地表沉降监测数据反馈,表明了施工方法和过程管理的正确性和有效性,对其他类似工程的施工方法及技术措施选择将具有十分重要的参考价值。