伴随着全球工业和科技的高速发展,越来越多的工程在地下空间进行,其中地下开挖的施工活动最为常见。随着工程埋深的加大,地应力场越来越大;同时,当地应力场和地下水的渗流场相互影响时,地下岩土的响应就变得愈加复杂,难以预测。典型例子就是核废料处置库及处置库实验室,其用途的特殊性导致埋置位置岩板特性特殊,且埋深较深,随之带来的是地应力的增大和不容忽视的地下水压力。在施工过程中对地下渗流场和应力场必然带来不小的扰动,反过来对于周围岩板和附属建物所带来的影响非常大。但另一方面,由于其包含不稳定的高放射性物质,对工程的安全和稳定要求极高。因此对其每一步施工过程进行模拟分析来评价工程的可行性是有必要的。本文结合工程实际,在总结已有分析理论与方法的基础上,以大型有限元分析软件ABAQUS为平台,建立止水塞及坑道的有限元模型,首先针对设计方提出的两种设计方案,从形状和荷载上进行了简化,建立了轴对称计算模型,分析了两种止水塞的最大主应力和变形,并结合工程量和施工难易程度等方面对方案的适用性进行初判,选择了合适的方案;其次结合上一步选择的方案,依据实际施工情况,建立三维实体模型,选择合适的单元类型和分析步类型,对坑道开挖、止水塞的添加、充水过程进行静力模拟,分析止水塞的应力、位移和岩板的位移,据此判断止水塞的受力情况和岩板坑道的稳定情况,并与二维计算情况进行对比,评价二维简化的合理性;最后在上一步的基础上运用ABAQUS建立三维水-力耦合模型,依据分析要求选择对应的单元类型和分析步类型,按照与静力分析相同分析过程进行模拟,分析止水塞的应力、位移和监测点的位移,并与三维静力计算情况进行对比,评价水-力耦合与静力计算之间的区别和在类似工程中是否具备必要性。通过对二维/三维计算结果之间进行对比,对类似工程的数值模拟进行简化计算方法的指导;通过对考虑/不考虑水-力耦合计算结果之间进行对比,为是否需要考虑水-力耦合计算提供有意义的指导。