在地铁隧道施工过程中,周围地层受到扰动,使地表产生沉降变形,位于地表变形影响区的建筑物受地表变形的影响,在其内部会产生附加应力。建筑物中使用的混凝土材料,在构件内部附加内力的作用下,会产生开裂并扩展成为宏观裂缝,从而影响建筑物的安全使用性能。为了研究建筑物构件在隧道施工引起附加内力的作用下,表面裂缝开裂扩展的规律,本文在研究中将内力情况进行简化。通过钢筋混凝土四点受弯梁试验,利用有限元模拟,研究了构件在纯弯矩作用下裂缝扩展的情况,并依据分形理论知识,从分形几何的角度,描述了混凝土裂缝与构件特性之间的关系。具体完成内容如下:(1)对隧道施工引起地表沉降的机理进行研究,结合隧道施工对地表的影响,通过有限元模拟软件,对隧道施工引起地表建筑物内力变化的情况进行了模拟,由于建筑物构件内力的变化,导致构件产生裂缝,从而建立了建筑物裂缝的产生与隧道施工之间的联系。(2)隧道施工引起地表变形,造成建筑物基础不均匀沉降,从而使建筑物内力发生变化,依据这一原理,借助钢筋混凝土四点受弯试验,将内力情况进行简化,通过试验研究了构件梁在纯弯矩作用下,裂缝开裂扩展的规律,并通过理论计算与试验结果进行对比,验证了试验的准确性。(3)依据分形几何理论,计算试验梁裂缝的分形维数,并将分形维数与相应的实验数据建立联系,从而建立了构件梁裂缝的分形维数与荷载、跨中挠度、钢筋应力等之间的关系。(4)利用扩展有限元法对试验中的a号裂缝进行了模拟,通过对比试验数据,验证了试验的准确性,同时也证明了扩展有限元法在模拟裂缝扩展中的实用性。(5)总结建筑物构件裂缝的发展与隧道施工之间的关系,并提出利用分形几何理论研究构件裂缝的扩展在隧道施工中的意义。