管幕法作为一种安全高效的地下工程预支护技术,在城市浅埋及大断面隧道工程中已凸显其优越性。管幕预支护结构由纵向管排和横向连系组成,纵横向力学相互作用形成整体。以浅埋暗挖隧道管幕工程为研究对象,针对管幕预支护结构整体力学性能开展模型试验研究,主要工作和成果如下:1、基于Winkler弹性地基梁理论,建立了管幕结构的力学分析模型,并通过相似模型试验进行对比验证分析,结果表明:简支梁和Winkler弹性地基梁相结合的理论计算模型能较好的反映管幕结构的变形和受力特征。2、根据相似理论,得到了适用于管幕试验的相似准则,选择有机玻璃作为管幕模型试验材料,以原状土为骨料,添加重晶石粉、细砂、双飞粉、膨润土辅助材料的混合土体作为模型土,取得了较好的试验效果。3、考虑管幕预支护隧道模型横向连系的作用,设计与原型隧道横向结构形式相近的模型,解决了试验模型受力和变形的整体性问题。4、开展了管幕结构相似模型试验,研究表明:隧道开挖对掌子面前方纵向影响范围约为2倍隧道开挖高度;管幕保护下隧道暗挖施工开挖进尺存在最佳值;改变管幕间距对于管幕和地表沉降的影响效果不显著,底排管幕对控制地层整体沉降作用明显,管幕横向连系在一定程度上对管幕的整体变形有较好的约束作用。