近年来，随着城市建设步伐日益推进，基坑工程的数量在不断增长，基坑开挖的深度越来越深，而周边环境相邻建筑物、地下管道相距很近，导致在开挖和支护过程中遇到的问题十分复杂，深基坑周边环境沉降变形是其中突出的技术难点之一，本文结合实际工程对基坑设计和监测环节中出现的问题展开研究。通过构建有限元模型，对基坑的开挖卸荷及降水过程展开数值模拟，得到了基坑周边环境变形情况的计算结果，为科学判断邻近基坑工程受沉降影响程度提供了依据，为基坑变形监测工作开展提供了前提条件，同时也验证了复杂工况下深基坑支护方案的正确性。在大量变形监测数据的基础上，以各监测点的最大沉降速率值为研究对象，采用统计分析法对基坑周边环境沉降变形数据进行信息挖掘，根据绘制的百分比饼图和柱形图，发现监测数据与预先设定的报警值有较大差别，高频段沉降速率出现的概率很低。因此，对沉降速率报警值进行了修正，建立了二级预警机制，并应用于工程实际。利用指数曲线模型、双曲线模型和灰色模型，基于误差绝对值加权和最小的准则，借助MATLAB软件计算加权平均数，创建出预测精度更高的加权组合模型，对深基坑周边建筑物的沉降变形进行预测分析。借助周边建筑物沉降变形速率预测值与报警值的比对结果，确定了沉降观测周期的长短。