煤炭资源开采目前已向深部延伸,新建煤矿井筒穿过含水不稳定地层越来越厚,井壁因此所需承受的地下水压力越来越大;而混凝土作为主要筑壁材料,在高地下水压作用下其损伤演化进程与强度发展问题愈加突出。并且与地面空气环境中的混凝土不同,井壁混凝土长期处于高压水荷载直接作用下,其损伤演化进程和强度特征必将发生变化,这是一个值得研究的问题。因此,论文将充分考虑地下水渗流作用对井壁混凝土应力变形的耦合影响,采用混凝土力学试验、相似模型试验、理论分析、数值计算等研究手段,探究了高压水荷载直接作用下井壁混凝土损伤演化机理以及强度变形特征。针对煤矿立井井筒支护难题,配制出密实度高、抗渗性好的高强高抗渗混凝土作为筑壁材料,并对其在地面空气环境中的主要物理力学性能进行试验研究,可为后续高压水荷载直接作用下井壁混凝土物理力学参数变化提供对比,以及解析解与数值计算参数的选取提供参考。综合考虑水压力大小、水压作用时间、混凝土强度等级三种不同影响因素耦合作用效应,借助SPSS数理统计软件设计出混合正交试验表,开展高压水荷载直接作用下井壁混凝土耦合损伤试验。结果表明对混凝土峰值强度的影响强弱程度依次为水压力大小、混凝土强度等级、水压作用时间。结合声波测试结果、welbull统计分布理论、lemaitre等效应变假设以及损伤力学理论,建立了高压水荷载直接作用下井壁混凝土耦合损伤演化方程,并基于混凝土强度理论推导出相应条件下本构模型。采用岩石三轴试验机开展了高压水荷载直接作用下井壁混凝土水力耦合渗透性试验。结果表明孔隙水在混凝土内部渗流时对其造成的损伤影响较为明显,加速试件的变形破坏;同等条件下孔隙水压越大,井壁混凝土峰值强度及割线弹性模量降低越明显;结合理论分析建立了应力渗流耦合状态下井壁混凝土渗透率演化概念模型。根据养护条件不同将井壁混凝土分为常规、饱和、密封三种状态,开展了高压水荷载直接作用下井壁混凝土强度及变形特征试验研究。发现三种不同状态井壁混凝土都呈现出鲜明的水围压增强效应,密封状态井壁混凝土水围压增强效应明显高于常规和饱和两种状态;高压水荷载直接作用下井壁混凝土强度呈非线性增长,采用Bresler三参数强度破坏准则拟合效果最佳;不同强度等级不同状态井壁混凝土广义峰值轴向应变与水围压呈线性增长关系。基于相似模型理论设计出模型井壁,参照正交试验设计原理将混凝土强度等级、厚径比、配筋率作为影响因素。采用准平面应变加载方式,进行了高压水荷载直接作用下井壁结构模型试验,根据试验结果及正八面体应力空间强度理论建立了相应条件下井壁混凝土强度准则和极限承载力经验公式。基于上述强度准则同时引入高强混凝土脆性损伤因子,在考虑地下水渗流变形耦合影响的基础上进行立井井壁出水机理分析,推导得到了相应条件下立井井壁极限水压力弹塑性解析解,并对其主要影响因素进行了分析比较。基于ABAQUS/CAE应力渗流耦合分析模块,开展了考虑地下水渗流动态耦合影响下井壁与围岩共同作用时应力损伤数值计算,利用USDFLD.for子程序实现了渗透系数与孔隙率的动态耦合分析,结果表明井壁在已发生损伤区域最大主应力与损伤明显区别于传统耦合,为动态耦合完全分析提供了有效途径。