高温烟气会直接导致隧道结构损毁,从而造成不可估量的后果。竖井自然排烟是隧道烟气治理的有效方法,竖井可以将火灾烟气通过烟囱效应的驱动力排出隧道,为人员逃生争取时间,因此对隧道竖井自然通风及其相关影响因素的研究是十分必要的。本文针对竖井结构和阻塞比对隧道竖井排烟效率和排烟特性的作用进行了数值模拟分析,旨在优化实际隧道竖井结构达到较佳的火灾烟气治理效果。主要研究工作如下:（1）对比分析了不同竖井结构优化下的排烟效率,揭示了竖井结构对排烟效率的影响机制。首先,针对6种竖井结构使用火灾动力学模拟软件（Fire Dynamicss Simulator,FDS6.6.0）对其烟气蔓延过程进行了模拟研究。然后,对比分析了不同竖井结构下隧道及竖井内烟气温度、CO浓度分布情况,并给出了隧道竖井自然排烟效率的计算公式。最后,由排烟效率分析竖井结构对排烟效率的作用机制。结果表明,相较于普通竖井约43%的排烟效率,优化竖井结构确实能够有效提升竖井的排烟效率,其中BCS竖井提升排烟效率的效果最为显著能够达到70%。（2）研究了BCS竖井结构下竖井高度对排烟的影响,揭示了其影响吸穿现象的因素。首先,针对排烟效率被较好优化的BCS竖井结构,通过改变其竖井高度进行进一步数值模拟,探讨BCS竖井区域吸穿情况及影响原因。然后,结合计算所得的排烟效率分析BCS竖井结构抑制吸穿的机理。最后,针对BCS竖井给出了适用的吸穿判据。结果表明,挡板结构与竖井高度对排烟产生耦合作用,随着竖井高度增加,排烟效率先增加后减小,确定得到抑制吸穿较好的竖井临界高度为7 m至8 m。（3）研究了不同车辆阻塞下竖井自然排烟特性,揭示了其对竖井自然排烟效率的影响机制。首先,在引入阻塞的工况下进行数值模拟实验,研究阻塞比对普通竖井和BCS竖井排烟过程的影响。然后,基于阻塞比对排烟过程的影响探讨隧道及竖井内温度、CO体积分数变化情况。最后,分析计算得出的排烟效率随阻塞比的变化规律和其作用因素。结果表明,随着阻塞比的增大,竖井排烟效率先下降,然后上升,最后略有下降,在阻塞比为0.48时能取得最优的排烟效率。