顶管施工过程中产生地面变形的根本原因是顶管施工对周围土体的扰动，地面变形由一下五个部分组成:
(1)掘进机到达前的地面变形
当掘进机离测点较远时，由于刀盘的切削搅拌、振动，会对土体产生扰动。土体颗粒之间存在孔隙(孔隙中含有水和空气)，在扰动作用下，孔隙中的水和气体被排出，土体颗粒相对移动，土体产生一定的压缩，地面会出现微小的沉降。
(2)掘进机到达时的地面变形
当掘进机距离很近时，位于掘进机正前方的土体，受到千斤顶推力的挤压、刀盘的切削剪切力以及振动荷载的作用，应力状态十分复杂。
(3)掘进机通过时的地面变形
当掘进机通过时，掘进机外壳与土层间会形成剪切滑动面，剪切滑动面附近的土层内产生剪切应力，剪切应力引起地面变形。推进速度越快，剪切应力越大，周围土体位移也越大。
(4)掘进机通过后的地面变形
为减小摩擦阻力，后续管节的直径比掘进机的直径要小2-5cm。所以，当掘进机尾部通过后，管道周围的土体要向管壁移动，以填补后续管节外围的间隙，这样就会引起土体移动。为保持土层稳定及减小摩阻力，施工过程中必须在管节外周注浆，并保持适当的注浆压力。因此，这部分土层位移与间隙的大小、注浆压力、注浆方法等因素有关。
（5)受扰动土体再固结引起的地面变形
顶管管道周围土体受施工扰动后，将形成超静孔隙水压力区。在掘进机离开该区后，超孔隙水压力下降，孔隙水消散，土体发生固结作用，引起地面沉降。这部分为主固结沉降，随后，土体仍会产生蠕变，发生次固结沉降。
