（一）地層變形原因
地層變形的主要原因大致分為條件因素和直接原因兩類(lèi)。
（1）條件因素主要有：覆土厚度、盾構(gòu)直徑、隧道線形、襯砌背后間隙、襯砌種類(lèi)等。
（2）直接原因由盾構(gòu)掘進(jìn)引發(fā)，主要有開(kāi)挖面失穩(wěn)、地下水位降低、推力過(guò)大、頻繁糾偏、洞體土層失穩(wěn)、盾體與洞體的摩擦力、襯砌背后產(chǎn)生間隙、注漿壓力、襯砌變形、襯砌漏水等。雖然地層變形的直接原因有很多，但大體可分為以下4類(lèi)：
1）地層應(yīng)力釋放產(chǎn)生的彈塑性變形，導(dǎo)致地層反力降低；
2）土壓增大產(chǎn)生的壓縮變形，導(dǎo)致垂直土壓增大或地層反力降低；
3）附加土壓產(chǎn)生的彈塑性變形，導(dǎo)致作用土壓增大；
4）伴隨土的物理性能變化產(chǎn)生的彈塑性變形以及徐變變形，導(dǎo)致地層承載能力降低。
（二）地層變形機(jī)理
（1）盾構(gòu)掘進(jìn)通過(guò)某一斷面的地層變形時(shí)間曲線與盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中所處位置相關(guān)。某一斷面地層變形的變形一時(shí)間曲線劃分為5個(gè)階段，各階段變形原因不同，變形機(jī)理各異。
（2）第1階段：發(fā)生在盾構(gòu)到達(dá)該斷面之前，主要表現(xiàn)為地下水位降低產(chǎn)生固結(jié)沉降。
第2階段：盾構(gòu)通過(guò)該斷面前，若盾構(gòu)控制土壓（泥水壓）不足或過(guò)大，則開(kāi)挖面正前方土體彈塑性變形引起地層沉降或隆起。
第3階段：發(fā)生在盾構(gòu)通過(guò)該斷面時(shí)，由于超挖、糾偏、盾構(gòu)外周與周?chē)馏w的摩擦等原因而發(fā)生地層沉降或隆起。
第4階段：盾構(gòu)通過(guò)該斷面后產(chǎn)生的彈塑性變形；若襯砌背后與洞體的空隙填充不及時(shí)造成地層應(yīng)力釋放，則土體的彈塑性變形引起地層沉降；若襯砌背后的填充注漿壓力過(guò)高，則附加土壓引發(fā)地層隆起。
第5階段：盾構(gòu)通過(guò)該斷面后長(zhǎng)時(shí)間地發(fā)生后續(xù)沉降，主要由于盾構(gòu)掘進(jìn)造成的地層擾動(dòng)、松弛等引起，在軟弱黏性土地層中施工表現(xiàn)最為明顯，而在砂性土或密實(shí)的硬黏性土中施工基本不發(fā)生。
（三）既有結(jié)構(gòu)物變形與變位