城市地下工程在城市中所承载着的功能越来越重要。然而，国内外的城市地下工程建设中出现了多起安全事故，严重威胁着城市的生产和生活，甚至造成了严重的社会影响，已引起社会各界的广泛关注。最大限度的降低或避免安全事故是城市地下工程发展所亟待解决的重要课题。　　土拱效应广泛存在于岩土工程中，其实质是一种应力转移的现象，这种应力的转移是由于土体剪切强度的发挥实现的。合理利用拱效应可以充分发挥岩土类材料的抗压强度，避免安全事故的前提下实现经济合理的目的。　　随着计算机技术的发展，数值模拟成为认识、研究土拱效应的重要方法之一。通过数值方法模拟拱效应的形成过程，核心的问题是所采用的本构模型能够考虑土的应力路径相关性，尤其是可计算静水压力减小时土的塑性变形。然而，现有大型商业软件中土的本构模型大都是Mohr-Coulomb Model、Cam-clay Model等，在模拟隧道、基坑开挖过程中拱效应时具有一定的缺陷。因此，应采用能够合理反映土应力路径相关性的本构模型模拟隧道、基坑的开挖过程，基于土拱效应分析，揭示工程事故的灾变机理与损伤破坏的演化规律。本文的工作主要从以下几展开：　　(1)提出了适用于多加载面弹塑性本构模型试探应力反馈算法，编写材料有限元子程序(UMAT)，将混凝土三维弹塑性本构模型和应力路径本构模型嵌入ABAQUS。　　(2)基于混凝土三维弹塑性本构模型，模拟了混凝土材料和钢筋混凝土柱的轴心受压过程，获得了混凝土材料的尺寸效应、钢筋混凝土柱三维力学特性规律性认识。　　(3)基于土的应力路径本构模型和混凝土三维弹塑性本构模型，模拟了隧道、基坑的开挖过程，提出了深埋隧道与浅埋隧道划分标准、隧道围岩扰动影响范围分析方法，以及基坑支护过程中土拱效应分析方法。