目前，随着我国交通基础设施，特别是高等级公路建设的不断发展，将会出现越来越多的涵管结构。长期以来，对已有涵管结构物的力学效应评价和结构参数分析，一直存在着较为严重的缺陷和不足。由此造成的后果，严重影响了驾驶安全、行车舒适以及地下涵管等生命线工程的正常使用和合理评价。此外，由于各种地下结构受众多不确定性因素的影响，因此，如何合理地进行涵管结构的力学效应评价、结构参数优化分析以及工程可靠性分析，对涵管结构的工程实践，具有十分重要的理论指导意义和工程实用价值。本文以秦抚快速路下伏引青济秦输水涵管生命线工程为背景，采用现场调查、理论分析和数值模拟相结合的方法，研究了涵管结构的力学效应，优化了涵管的结构参数，并且进行了涵管结构的可靠度分析。首先，以秦抚路下伏涵管工程为背景，应用FLAC^3D程序构建合理的工程力学和数值计算模型，进行暗挖和明挖两种开挖方法对涵管结构及围岩产生的力学效应分析，揭示了涵管结构及围岩的变形场特征、塑性破坏场特征和应力场变化特征，为工程设计和施工提供了理论依据。然后，依据现场勘察资料和室内外试验数据，合理概化工程力学模型，应用理正隧道衬砌软件，进行了附加荷载作用下涵管结构参数计算和优化分析。最后，根据涵管结构与围岩的相互作用关系，基于极限平衡理论，建立了涵管结构可靠度分析极限平衡方程，并通过工程实例，进行了涵管结构可靠度分析。