城市地铁隧道往往不得不从既有结构基础附近穿过。地铁隧道的施工会扰动周边地层,引起邻近结构基础的沉降,影响结构物的安全和正常使用。为了预测并控制地铁隧道开挖引起的结构物沉降,就需要计算地铁隧道开挖对地层的扰动程度,尤其是地铁隧道开挖可能引起的地层塑性区的形状和范围。现有的隧道塑性区理论是在地层中不存在既有结构基础的前提下建立起来的,若隧道是在既有结构基础附近开挖,由于结构基础荷载的作用,则隧道开挖引起地层塑性区的形状和范围就可能会与自由地层中的隧道开挖影响有显著的不同。为此,本文进行了三个方面的工作:(1)利用预测自由地层中隧道开挖引起土体沉降的解析解,引入理想塑性屈服准则,得到了自由地层中隧道开挖产生塑性区范围的解析解的计算过程。分析了隧道位移参数对塑性区的影响。(2)在预测自由地层中隧道开挖引起土体沉降的解析解基础上叠加Mindlin解或Boussinesq解,得到了承载土体中隧道开挖产生塑性区范围的解析解的计算过程。通过理论计算,分析了荷载的作用对塑性区的影响。(3)通过分析不同工况下隧道开挖塑性区范围,本文得出:荷载值的增加以及荷载与隧道间距离的减小,都会使隧道开挖产生的塑性区变大。而且在荷载与隧道间的距离小于某一值时,隧道开挖产生的塑性区将与荷载作用于地层所产生的塑性区贯通相连,塑性区范围扩大。同样,当在荷载距隧道一定距离内时,随着荷载值的增加,这种贯通相连、塑性区范围扩大的现象也一样会发生。