论文围绕软土地层大型深基坑开挖关键技术和理论问题,在充分调研掌握前人研究成果的基础上,针对基坑开挖扰动位移的空间分布及其时效特性、超大基坑工程关键力学问题及实用计算方法、基于监测结果的基坑施工过程土体等效力学参数实时快速反演分析方法、考虑土体蠕变特性基坑工程扰动长时位移计算方法、基坑工程长时稳定性预测、环境风险及地下管线保护等重大工程技术和方法等进行系统研究。取得了具有创新意义和实用价值的相应研究成果。(1)在总结统计以往研究成果基础上,结合FEM数值模型的系统研究,建立了软土地层基坑开挖引起的土体沉降位移及水平位移空间分布的Gause概率函数分布形式。综合考虑土体物理力学特性、基坑几何条件、围护结构形式、围护结构及支撑参数、开挖方式等多因素的影响,系统研究了位移空间分布的参数敏感性并建立了各因素影响的相关关系。采用基本模型结合参数敏感性修正获得与实测结果高度吻合的位移预测结果,为实际工程中基坑开挖可能引起的位移和技术风险预测提供了支撑。(2)针对地下连续墙受力和变形特征,建立了基于支撑力实测结果的地连墙受力和变形的解析方法,可以实时模拟基坑开挖过程支撑结构对地连墙施加作用荷载、坑内土体对地连墙的等效弹性支撑作用,使计算方法更能反映基坑开挖实际效果,为软土地层深基坑工程地下连续墙稳定性分析与评价提供了科学、实用的分析方法。(3)针对土体扰动位移及地下管线受力特征,建立了基于土体位移监测结果的地下管线稳定性分析空间地基梁方法及拓展三维地基梁解析计算方法。该方法综合考虑基坑开挖过程中管线承受弯曲、扭转、剪切、轴向拉压甚至挤压等复杂荷载作用。具有以下优点:(a)指标参数计算直接采用监测位移值,包含了环境因素及人为因素的综合影响,无需考虑复杂的基坑开挖工序及其支护条件;(b)反映基坑开挖对管线扰动的力学作用特点;(c)以位移分布作为管线弹性地基模型的作用条件,无需进行复杂计算和各种影响因素的分析;(d)通过不同时间的监测位移分布建立地基作用模式,可间接等效考虑土体流变特性对管线的影响。对任意复杂环境条件下基坑工程周边管线稳定性计算与评估具有良好适用性。(4)考虑软土地层超大型深基坑几何尺度大、地层复杂多变、围护结构多样且相互作用复杂、基坑开挖方式和施工工序繁杂等综合技术难度,建立基于Nelder-Mead优化反演分析理论与FEM软件系统相结合的优化反演方法,有效实现参数初始值及初始目标函数值控制下的循环迭代拟合反演分析,获得满足终止条件的计算结果。案例分析表明位移预测结果与现场实测结果良好吻合。(5)通过相似模型试验结果及理论分析,揭示了软土地层基坑开挖扰动位移的的时效性的组成形式(基坑开挖过程土体卸载程度及其施工周期的变化、土体流变特性引起的蠕变位移)及其力学机理。分别建立了卸载位移时效关系、土体流变性产生的位移随时间变化、以及两者共同作用下土体扰动位移时间演化关系的函数关系。考虑实际工程中卸载位移时效性与土体蠕变位移相互耦合、叠加的复杂位移时变关系,建立了基坑施工全过程位移时变关系反曲函数统一表达式。(6)提出了采用基于蠕变函数等效转换方法并结合三维FEM(模拟施工过程)建立了有效地预测流变条件下基坑周边土体长时位移的实用方法。通过宁波地铁工程、上海某地铁工程、上海虹桥某超大深基坑工程实例应用,计算结果与实测结果良好吻合。为今后同类工程提供了可鉴技术与方法。(7)针对各向异性非均质地基问题、管线脱空、管线局部加固、管线跨越基坑上部悬空、管线局部支撑等复杂工程条件,在拓展三维弹性地基梁方法基础上,建立了基于管线变形几何特征的评价方法、管线与土体脱空状态的判定方法、基于弹性地基模型的管线安全评价方法、基于有限元数值模拟的管线安全评价方法,以基坑开挖过程管线位移数据为依据,从临界位移、管线强度两方面建立了基坑开挖扰动下管线稳定性评价指标体系及其计算方法。可以比较方便地获得满足工程应用要求的结果,具有良好的工程适用性。