到21世纪中叶，我国的城市化水平将达到50％～60％，城市发展与土地资源短缺的矛盾会更加突出，开发利用城市地下空间将是城市化可持续发展的必经之路。在今后很长的历史时期内，城市地下空间的开发利用都将成为人类社会生活不可或缺的内容，其在开拓人类新的生存空间方面发挥着重要作用，有着广阔的发展前景。 然而，城市地铁、隧道等地下工程的施工不可避免地会对周围土体产生扰动，进而对地面建(构)筑物、道路、桥梁、地下管线等产生影响，甚至危及安全。所以，城市地下空间开发在给人类生活带来巨大利益的同时，也对人类的生存环境产生一定的损害。虽然城市地下空间开发对周围环境损害有些是不可避免的，但是如何把城市地下空间开发对周围环境的损害程度控制在最小，发挥城市地下空间开发的最大效益，这些却是我们可以做到的，因此，本文提出了“与环境协调的城市地下空间开发”，并对如何实现“与环境协调的城市地下空间开发”这个目标进行了方案研究和设计，全文围绕这个目标主要做了以下几方面的研究： 首先，给出了“与环境协调的城市地下空间开发”的科学涵义，并界定了本文所研究的环境对象。 其次，对城市地下空间开发引起环境损害的事故案例进行综合分析，研究了城市地下空间开发对周围环境损害的表现形式及宏观机理，并建立了地下空间开挖引起地面沉降的最大值与地面建筑物及地下管线变形之间的量化关系，为实现“与环境协调的城市地下空间开发”这个目标提供了基本条件。 再次，把城市地下空间开发与其影响范围内的环境看作一个系统，借助协同学方法，研究了城市地下空间开发引起地表沉陷过程中各级岩体结构单元之间的自组织特征及协同演化机理，并以岩体结构单元相对于平衡位置的位移为序参量建立了地表沉陷的动力学方程。通过对方程的非定态解进行分析得知，该动力学方程符合地表沉陷的动态过程。该部分充分说明了，可以将岩体结构单元的位移作为城市地下空间开发引起地表沉陷的主控因素以及采用地表沉陷最大值作为“与环境协调的城市地下空间开发”环境控制目标的可行性，从而为实施“与环境协调的城市地下空间开发方案”提供了理论基础。 最后，在上述部分的基础上，借助系统控制的思想，构建了城市地下空间开发与环境协调的控制方案及其实施步骤，并从工程和非工程两方面采取相应的防治措施，确保城市地下空间开发对环境损害最小，从而实现城市地下空间开发与环境相协调。