随着我国经济快速增长,沿海地区大型火力发电厂、核电厂等取排水工程也随之增加,不仅如此,城市管廊等地下工程建设往往会遇到通风及检修竖井等诸多施工问题,此背景下,垂直顶升法因其工期短、对环境影响小及效益高等优点被广泛应用。由于垂直顶升是上覆土厚度逐渐减小的过程,施工过程的顶升力是动态变化的,顶升力的动态控制是垂直顶升法施工的关键要素,然而目前对顶升力的计算以及顶升力的动态变化规律的研究较少。本文推导了顶升力计算的理论公式,设计制作了垂直顶升模型试验装置,采用Abaqus软件进行三维有限元模型分析,并结合北海市取排水工程进行了相互验证和验算,结果较为理想。本文主要研究成果及创新点如下:（1）建立了一套完整的理论计算方法,选取实际工程案例进行验算,并与目前常用的经验算法和规范推荐的计算方法结果进行对比,本文理论计算结果与工程实测值在趋势和数值上较为吻合,特别是对工程最为关注的最大顶升力数值上,验证了本文理论公式的合理性;规范推荐的经验算法所计算顶升力数值明显偏小,尚需进一步完善;理论上分析了总顶升力的组成,并研究各组成部分对总顶升力的影响。（2）设计制作了一套垂直顶升模型装置,改变覆土高度和加水条件,得到顶升过程试验实测数据,与本文理论计算结果进行对比,进一步验证本文推导公式的准确;并得到顶升过程地表位移数据,发现地表整体位移呈现中心高两边低的正态分布,距立管中心2D（D为立管外径）以外,地表位移无变化;在不加水条件下立管中心处地表位移随顶升过程呈抛物线式增长,加水条件下呈S型增长。（3）基于室内模型试验条件,采用Abaqus软件中的CEL（耦合欧拉-拉格朗日）技术,得到模拟顶升力随顶升距离变化曲线,并将模拟结果与试验实测数据和理论值对比,验证CEL技术的合理性。（4）采用CEL技术建立了立管垂直顶升过程的三维有限元模型,得到顶升力随顶升距离变化曲线,考虑顶升速度、立管半径以及土质条件因素,分别探讨各自对顶升力的影响规律,特别是对最大顶升力进行了影响分析。结果表明,在上述6个影响参数中,对最大顶力的影响程度按由大到小排序,依次为立管外径、内摩擦角、粘聚力、弹性模量、顶升速度和泊松比。此外,建议数值分析的顶升速度取0.2m/s。