随着中国城市化进程不断发展,交通问题的解决刻不容缓。地铁不仅舒适快捷而且充分利用地下空间,作为缓解城市交通拥堵、便利出行的重要手段在我国得到了快速发展,因此对于地铁盾构施工对上部建筑物影响的研究很有现实意义并且亟待深入。本文以中国某城市地铁隧道盾构下穿建筑物施工为工程背景,建立地铁盾构施工下穿既有建筑物的三维有限元数值模型,着重分析了盾构施工过程中地层、建筑桩基、建筑上部结构的沉降规律,得到了一些很有意义的研究成果。本文的主要研究内容如下:(1)采用大型有限元软件Midas GTS建立了施工场地上方无建筑物的地铁盾构开挖三维有限元数值模型。通过数值模型计算结果分析盾构开挖过程中地表沉降分布规律并与经验公式法计算结果进行对比;(2)基于地铁盾构下穿既有建筑物的实际工程,考虑土体-隧道结构-建筑桩基共同作用的工程原理,建立盾构下穿既有建筑物的模型,通过对三维数值模型计算的结果进行处理,分析了地铁隧道盾构下穿既有建筑物施工引起地表沉降的分布规律。通过计算既有建筑物桩基的总沉降和沉降差对既有建筑物的安全性进行评估,最后归纳了建筑物沉降控制措施,为实际工程提供理论指导;(3)选取盾构施工法参数管片厚度、管片弹性模量和掘进压力进行三因素四水平正交试验,进行这三个参数对地表沉降、建筑沉降和管片衬砌变形影响的研究,以地表最大沉降值作为评判标准得到三个参数最优组合并进行参数影响性分析,最终得到三个参数对地表沉降影响的主次顺序;(4)介绍了 BP神经网络基本理论,根据三因素四水平正交试验设计方案计算的数据运用MATLAB程序平台建立了 BP神经网络模型来对盾构施工过程地表最大沉降进行预测,通过运算测试样本来进行结果比对,对BP神经网络预测盾构施工地表最大沉降值的可行性进行研究。