本文旨在探求盾构隧道支护结构的作用机理,及如何根据探讨的作用机理用以指导盾构隧道的设计.首先,根据弹塑性力学理论对支护结构与围岩相互作用的力学机理、支护结构建立平衡状态的条件进行系统的分析,并根据土力学的基本理论探讨了地下水对围岩产生压力的机理.其次,以正在修建的北京地铁5<＃>线为依托,采用3DFLAC程序对盾构隧道支护结构的作用机理从一般的支护结构受力变形状态到不同的支护刚度、不同的地下水位、不同的注浆压力等方面进行了探讨.第三,对目前在支护结构设计过程中用得最多的地层结构模型从荷载计算、结构计算模型的类型、接头模型的类型从理论上进行了分析与比较.第四,根据前面分析的理论对盾构隧道进行设计,在设计的过程中,采用弹性地基梁理论针对不同的接头模型、不同的接头位置进行了分析比较得出最安全经济的内力值,确保设计的完成.最后,对全文进行了总结.作者查阅有关文献认为本论文的主要创新点有以下几个方面:1、用数值模拟的方法给出了支护特性曲线在盾构隧道中的表现形式,是对经典理论的一次数值上的验证.2、给出了确定管片弹性模量的最佳数量级的方法.用数值方法证明了"柔性支护"理论的正确性.3、研究了不同地下水位情况下支护结构的受力变形特征.提出了确定支护压力要考虑历年地下水位的观点.4、提出了确定最佳注浆压力的数值方法.5、提出了用数值方法确定管片螺栓抗弯刚度的方法.6、用地层结构模型法为管片设计参数的确定做了一些有益的尝试.7、将三维模型同二维模型结合起来,对地下结构的计算做出了一些有益的尝试.