頂管法施工引起周圍地層變形的內在原因是處于天然靜止平衡狀態的土體受到了破壞，從而導致其應力狀態發生了變化。該部分土體經歷了擠壓、剪切、扭曲等復雜的應力路徑。由于頂管機與管道的前進靠千斤頂的推力，因此只有千斤頂有足夠的力量克服前進過程所遇到的各種阻力，管道才能不斷往前頂進，同時該阻力又反作用于土。從力學角度看，項管施工過程是三維半無限介質中的一個與半無限界面平行的柱孔，在不斷延伸的過程。在柱孔外側存在著內外兩個變形區，內變形區呈塑性變形，外變形區為彈性變形。頂管掘進期間首先微量收縮(建筑空隙)，然后微量擴張(壁后注漿)表現為頂管機對土體的擠壓和松動、加載與卸載、孔隙水壓上升與下降所引起土性的變異、地表隆起與下沉等。從而使土體產生應力釋放、體積、含水量或孔隙水壓力的變化，特別是土體結構或組構的破壞和變化。尤其在軟粘土中頂進施工時，土體稍經擾動就會使其力學參數發生很大變化，且長期引起固結和次固結沉降。