近年来,随着我国城市化进程的不断推进,城市轨道交通如火如荼地发展,出于地铁通风和检修要求,在软土地区沿江城市隧道跨江段两侧,涌现了众多风井基坑;同时,为充分利用城市有限土地资源,一些新型井筒式地下停车场应运而生。此类地下结构的基坑平面尺寸小,挖深大于边长,形似深井。深竖井基坑的土压力分布、变形特征及基坑稳定分析是亟于解决的新课题。本文针对上述问题通过数值和解析手段进行了系统研究,主要工作和结论如下:1、采用数值方法,建立空间正交挡墙的三维有限元分析模型,研究不同长高比挡墙平动时主动土压力分布及滑裂体变化规律,由此提出考虑挡墙长高比影响的方形基坑空间主动土压力理论计算模型,给出了深筒形基坑的定义和主动土压力合力及其作用点、挡墙中部截面土压力分布的理论公式。研究表明,平动模式基坑挡墙后滑裂体的形状和尺寸随挡墙长高比n不同而异。当挡墙长高比n小于临界长高比ncr时,挡墙外的土体空间滑裂体无平直段,可定义为深筒形基坑,随着n的减小,主动土压力系数由库伦主动土压力系数逐渐减小,滑裂体倾角增大,合力作用点略低于1/3墙高。2、基于杭州地铁六号线江南风井深基坑工程,采用有限元数值方法建立分析模型,结合现场实测数据,研究了深竖井基坑变形规律和角部效应,分析了开挖过程中围护墙的土压力变化和分布。研究结果表明,若不考虑地连墙分幅施工引起的墙体刚度各向异性和地连墙角部转动刚度的削弱,将夸大深竖井基坑的尺寸效应;深筒形基坑的墙体侧移和地表沉降等在整个平面范围内均受坑角效应影响;深竖井基坑围护墙的非极限状态土压力在水平面的分布也具有明显的角部效应,距基坑角部越远,土压力值越小。3、利用三维有限元强度折减法,探讨了深竖井基坑的抗隆起失稳模式,并据此建立简化理论分析模型;在前人基础上,推导了同时考虑黏聚力、重度和超载的方形深基础地基极限承载力公式,采用极限平衡法得到基坑的坑底抗隆起稳定安全系数的理论解。研究发现,深竖井基坑的隆起破坏模式一般为墙底地基承载力模式,现行规范基于平面应变假定的墙底坑隆起稳定分析低估了基坑的抗隆起稳定性性,深竖井基坑抗隆起稳定验算应考虑基坑的三维效应。