本文在参阅和总结前人的研究结果基础上,综合考虑了基坑开挖后基坑围护结构、土体与地下管线的耦合变形作用,采用三维有限元法,运用数值模拟方法对基坑开挖后管线的空间变形性状进行了较系统的分析研究。(1)建立地下管线、土体以及基坑围护结构为一体的三维有限元模型。土体采用八节点实体单元,围护结构采用八节点非协调单元,地下管线采用壳单元,土体与连续墙和管线的相互作用采用接触面模拟,土体按土质进行分层处理,考虑分步开挖,所建模型和模拟过程能基本描述工程实际情况。(2)运用所建模型探讨基坑开挖后,基坑周围地表变形和地层损失在不同工况下的规律。(3)运用所建模型对悬臂式围护结构基坑工程周围地下管线进行研究。以开挖6m悬臂式基坑为例,分析了地下管线的管材、管径、埋深、距离基坑远近、下卧层土质等因素对地下管线的影响规律,为基坑开挖工程中,科学实施地下管线保护方法提供了可靠的理论依据。(4)运用所建模型对武汉长江隧道江北内撑式围护结构基坑工程周围地下管线进行研究。得出了基坑分步开挖、管材、地下管线埋深、距离基坑远近、管道外径、管道壁厚、管线下卧层土质、多管道等因素对地下管线的影响规律。(5)最后对武汉市长江过江隧道江北竖井工程的地下管线进行了模拟监测对比分析,由于模拟模型的局限性,并没有考虑地下水或地下水位对整个基坑开挖过程的影响,计算结果与实测结果相对偏小,但整个计算结果规律说明有限元法可以实现对地下管线安全性的成功预测,发挥指导设计施工作用。