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随着国民经济持续、稳定、快速的发展，我国不断加大了对基础设施建设的投资，作为国家重点工程的武汉市轨道交通网线当前计划建设七条轨道交通线路，其中一条为轻轨，其它六条为地铁轨道线。地铁站深基坑工程是地铁工程建设的重点，基坑工程在工程总造价中占很大的比重，同一基坑工程采用不同的支护体系，工程报价相差一倍以上的并不鲜见。
在深基坑工程中大量存在着两种极端的现象，一是由于支护设计和施工不当而导致深基坑工程事故，造成重大经济损失；二是由于支护设计保守而造成投资浪费。而后者往往更难以引起人们的注意。针对当前深基坑工程大量存在的这两种极端现象，为确保基坑工程的安全稳定，尽可能避免由于支护设计保守造成投资浪费，需要对基坑工程支护设计进行正确而经济的定位。基坑工程处于地质条件复杂的岩土体中，岩土体又具有很大的随机性、模糊性、不确定性和信息不完整性。因此，要做出正确而经济的支护设计，首要的一个问题就是如何合理地确定基坑工程岩土体力学参数。基坑工程中对地下围护结构受力、变形影响比较直接的土体力学参数有弹性模量E、粘聚力c、内摩擦角φ以及泊松比μ。大量的研究表明，采用位移反分析法有望解决这个问题。根据反分析获取的岩土体力学参数，进行基坑工程支护设计，为基坑工程建设的安全稳定提供保障，并为后续同等地质条件下的工程建设提供参考依据。
论文以武汉地铁二号线一期工程站点深基坑工程为背景，选取金色雅园站深基坑为研究对象。根据岩土工程勘察资料，综合运用正交试验法、有限差分法以及BP神经网络方法对该基坑工程岩土体力学参数进行反演研究。采取分层逐步反演的方式，对各土层的土体力学参数从上至下依次进行反演研究。主要研究内容如下：
(1)基坑土体力学参数正交试验设计方案研究。
根据收集的岩土工程勘察资料，对基坑工程的工程地质条件进行分析归纳，获取各土层的土体力学参数范围值，依据正交试验法对各土层的土体力学参数按4因素4水平的方式进行试验设计，构建各土层的正交设计表L16(44)。
(2)基坑土体力学参数位移反分析训练样本集的构建。
基于FLAC3D软件，编写基坑开挖程序，实现基坑工程开挖的动态模拟计算。根据各土层力学参数的正交试验设计，对施工过程中各土层涉及工况分别进行模拟计算。根据计算结果，建立各层土体力学参数与围护结构变形之间的非线性关系，构建BP神经网络的训练样本集。
(3)基坑各土层力学参数的位移反分析研究。
基于MATLAB软件，编写BP神经网络程序，根据构建的神经网络训练样本集，以地下连续墙体的水平位移为神经网络的输入，土体力学参数作为网络的输出，对神经网络进行训练。网络训练成功，再以实测的地下连续墙体的位移进行反演，获得土体力学参数值。将位移反分析得到的土体力学参数代入基坑正分析模型进行相应工况的模拟计算，根据计算得到的位移值与实测的位移值进行比较，若误差小于规定的5％范围内，则认为反分析获得的该土层的土体力学参数是正确的，若误差超过了规定的误差范围，则应对反分析获得的土体力学参数进行调整，通过几次调整验证后可以得到符合要求的结果。通过分层逐步反演研究的方式，对各土层力学参数进行反分析研究，最终获得所有土层力学参数值。
(4)基坑施工过程中土体及围护结构的变形与内力分析研究。
通过对基坑施工工况的模拟计算，获得基坑施工各工况的位移云图，得出基坑两侧土体及地下连续墙体在各工况下的位移变形规律，分析了支护结构所受内力情况，提出了基坑稳定的措施。
通过对金色雅园站深基坑土体力学参数位移反分析研究，得出各土层土体力学参数值，经正分析位移验证所得结果是正确的，证实了采用有限差分法进行数值模拟计算，结合BP神经网络对土体力学参数进行位移反分析是可行的。论文采用正交试验设计法构建学习样本，以提高网络的泛化能力，保证了网络预测的准确性，同时减少样本数；采取分层逐步反演的方式对各土层土体力学参数进行反分析研究，减小了各土层间相互影响对反分析研究的干扰，避开了多土层土体参数同时进行反分析研究的难度大的问题。通过反分析研究获得的基坑各土层土体力学参数，代入正分析模型进行基坑施工中的变形与内力分析，得到变形规律和受力情况与实际情形相符。