对于地质条件复杂的基础工程，传统的解析方法难以获得合理的地基沉降和应力结果，此时数值方法的可靠性显得尤为重要，而数值方法的关键是选择合适的本构模型。为此，选择参数少且较易准确获取的变模量本构模型，通过二次开发将其嵌入到FLAC3D中，依托荔湾大厦基坑工程，分析了大面积、大荷载、复杂地质条件下基底沉降、应力及底板弯矩分布特征，并与弹性本构模型结果和实测沉降值进行对比，证明变模量本构模型在三维地基沉降分析中的优越性和适用性。同时分析了基础形状、刚度、荷载大小和地层条件等对地基沉降和应力分布特征的影响。所得结论主要有：（1）复杂地质条件下，基于变模量本构模型所得三维地基沉降结果与实测结果吻合较好；（2）基础刚度或荷载较大时，弹性本构模型因无法考虑屈服后的应力释放问题，所得基底应力端部集中显著，结果失真，所获得的底板弯矩也过大，这容易造成地基承载可行性和基础结构可靠性的误判。变模量本构模型模量随应力水平实时调整，可有效模拟端部应力释放，可以提供较合理的地基沉降和应力分布结果；（3）对于不等厚不均匀地层，其沉降和应力分析时应避免采用弹性本构，确保工程评估的准确性。