近年来,随着中国经济的快速发展,高等级公路的建设日新月异,同时公路隧道的修建也越来越多。在纵向式通风的隧道中,不可避免的出现通风竖井在施工和营运过程中的稳定性问题。本文以公路隧道通风竖井为研究对象,主要做了以下几个方面的工作:首先,本文总结了国内外地下工程研究发展现状,提炼出地下工程研究中的热点问题:地下工程开挖过程优化问题。在开挖过程中,根据现场反馈的信息、检测的历史数据(目前主要是围岩位移)预测地下工程特别是大型地下工程的位移演化规律,预报工程的安全性,并根据该结果修改或变更原设计方案,真正实现决策的科学化、施工的信息化。利用计算机技术对隧道开挖过程进行模拟,对隧道开挖后周围的围岩位移场和应力场进行模拟,绘出塑性区,对安全经济合理的设计进行指导。接着,系统地阐述和分析了隧道与地下工程开挖过程的力学理论、力学性态和特点。并把经典的地下结构开挖理论和有限元法结合起来,得到本文的理论基础。最后,以大坪里隧道3#竖井为依托,分析了竖井施工过程的围岩位移和应力的动态响应。得到如下结论:井壁的X方向位移呈现两头小,中间大的“鱼肚形”;井壁的X方向位移在第三步开挖中已基本完成,后期的施工对其影响很小;围岩的应力随着开挖和支护的施作(约束的解除与施加)不断的变化;围岩的塑性区主要集中在联络风道与竖井的结合部位。对不同应力释放率下的数值模拟得到以下结论:随着应力释放率的增大,围岩位移明显增加;应力释放率的变化对围岩应力的影响不大;围岩的塑性应变随着应力释放率的增加而增大。