垂直顶升法,是指在已建隧道内部,通过液压千斤顶等设备,将竖井朝上闷顶并穿出土层,形成竖向管道的一种工法。该技术在国内水工盾构工程中得到广泛的应用。而电力、综合管廊、地铁风井等非水下盾构隧道工程中常需要建立竖井,以满足通风、排烟等功能。传统的自上而下开挖基坑施作竖井的工法,存在工期长、成本高,易受环境影响等缺点。因此有必要将垂直顶升法推广到非水下盾构隧道的竖井施工中。而确定顶升过程隧道受力和变形特征以及上覆土层的破坏响应规律是垂直顶升技术应用的关键,因此对垂直顶升阶段隧道和上覆地层力学响应展开研究具有十分重要的意义。为此,本文以广州某拟建电力盾构隧道工程为依托,采用模型试验探究垂直顶升阶段隧道的受力和变形响应、顶升力的变化规律以及上覆土层的宏观破坏特征,在此基础上,结合有限元数值模拟,探究顶升力最大值时垂直顶升诱发的管片和接头变形规律,并采用离散元手段建立与试验条件一致的垂直顶升颗粒流模型,从细观角度出发分析上覆土层破坏响应,得到一些有益结论。研究内容与取得成果总结如下:（1）以广州典型外径为6m某拟建电力盾构隧道为原型,设计了缩尺垂直顶升试验,设置覆土厚度分别为1D和2D/3（D为隧道外径）作为不同工况,探究了垂直顶升过程隧道受力变形特征和上覆土层宏观破坏响应。结果表明:顶升前期隧道整体下降,腰部收敛,拱顶和拱底下沉。顶升后期,隧道整体抬升,腰部扩张。垂直顶升对环向应力的影响集中在开口环及相邻两环标准环,底部接头错台以开口环与相邻环之间接缝最明显;顶升力经历显增段→显降段→渐降段,最大值发生在土层被压缩到极限的时刻;上覆土层宏观上先后经历压密剪切→局部破坏开裂→裂隙扩展→破坏面贯通→裂隙变宽→形成土柱→土层重分布→填充裂隙的过程,剪切破坏面近似满足三次函数分布,并非遵循线性分布,顶部破坏范围显著大于现有研究中的经验取值范围。（2）在模型试验基础上,结合有限元数值分析,完成顶升力最大值时管片变形和接头变形分析,结果表明,管片变形的计算结果与试验结果比较吻合,环缝张开量最大值发生在开口两环接缝底部,错台量最大值发生在开口环与相邻环间接缝底部。此外,进行了管片变形对不同影响因素敏感性分析,提出了合理的控制措施。（3）建立与基础工况对应的垂直顶升颗粒流模型,与试验结果比较验证其合理性,从细观角度出发分析上覆土层破坏内在机理,分析表明顶升初期竖井端部土体以受压为主,形成三角形受压区,受压区内颗粒粘结破坏。随后竖井上部和两侧土体与周围土体产生位移差,产生粘结破坏的区域向周围扩展,逐渐发展成剪切破坏面,与试验结果比较吻合;竖井端阻力先迅速增大,而后缓慢下降,侧摩阻力呈现先增大后减小的交替循环过程。同时进行参数敏感性分析,得出不同覆土厚度和顶升速度下上覆土层的变形响应和端阻力变化规律。