(1)掘進機到達前的地面變形

 

    當掘進機離測點較遠時，由于刀盤的切削攪拌、振動，會對土體產生擾動。土體顆粒之間存在孔隙(孔隙中含有水和空氣)，在擾動作用下，孔隙中的水和氣體被排出，土體顆粒相對移動，土體產生一定的壓縮，地面會出現微小的沉降。

 

    (2)掘進機到達時的地面變形

 

    當掘進機距離很近時，位于掘進機正前方的土體，受到千斤頂推力的擠壓、刀盤的切削剪切力以及振動荷載的作用，應力狀態十分復雜。

 

    (3)掘進機通過時的地面變形

 

    當掘進機通過時，掘進機外殼與土層間會形成剪切滑動面，剪切滑動面附近的土層內產生剪切應力，剪切應力引起地面變形。推進速度越快，剪切應力越大，周圍土體位移也越大。

 

    (4)掘進機通過后的地面變形

 

    為減小摩擦阻力，后續管節的直徑比掘進機的直徑要小2-5cm。所以，當掘進機尾部通過后，管道周圍的土體要向管壁移動，以填補后續管節外圍的間隙，這樣就會引起土體移動。為保持土層穩定及減小摩阻力，施工過程中必須在管節外周注漿，并保持適當的注漿壓力。因此，這部分土層位移與間隙的大小、注漿壓力、注漿方法等因素有關。

 

    （5)受擾動土體再固結引起的地面變形

 

    頂管管道周圍土體受施工擾動后，將形成超靜孔隙水壓力區。在掘進機離開該區后，超孔隙水壓力下降，孔隙水消散，土體發生固結作用，引起地面沉降。這部分為主固結沉降，隨后，土體仍會產生蠕變，發生次固結沉降。