由于城市环境的复杂性以及地层条件的多变性,因而对地层变形的准确预测不仅十分重要而且也极其困难。针对城市地层及其与环境的动态作用特点,分别从地层材料、地层细观结构和地层环境3个层面对隧道施工影响下的地层变形过程和机制进行系统研究,揭示复杂地层的变形机制。结合城市地层的复杂结构特点,提出3种典型的细观结构模式,分别建立相应的力学模型,给出稳定性的评价方法;按照地层细观结构类型及其与新建隧道的空间位置关系,基于综合影响因素的分析,建立细观结构稳定性与地层宏观变形之间的量化关系,可对结构失稳引起的地层变形和地表沉降进行准确预测;针对城市隧道施工降水以及失水流砂特点,提出失水流砂对地层变形破坏的影响模式,分析由此引起的地层变形及其预测方法;综合考虑地层材料的弹塑性变形、细观结构失稳的宏观变形效应以及失水流砂造成的地层固结变形,即可对施工引起的城市复杂地层的变形作出精细化预测,这对工程的安全性控制具有十分重要的意义。研究成果在北京城市地铁工程应用后取得满意的效果,具有很好的应用前景。