随着城市经济的快速发展,城市用水问题日益严重,为有效解决这一问题,跨区域调水工程是一项灵活、可靠的解决方案。本文以盾构输水隧洞双层衬砌结构作为研究对象,开展结构原位试验和数值仿真工作。根据现场的监测资料,初步分析了衬砌结构在外部水土压力下结构的受力变形响应。在此基础上,采用有限单元法建立三维精细化模型,进一步分析了双层衬砌结构在不同内水压力、不同地质条件以及施加预应力措施等条件下,衬砌结构的变形特征和力学特性,为长距离输水隧洞双层衬砌结构设计提供理论指导与技术支撑。本文的主要工作和研究结果总结如下:(1)简述了原位试验的工程地质和结构设计,依据监测数据对外衬管片的应力状态进行了初步分析,在此基础上建立了管片整环三维有限元模型,并与监测数据进行对比分析,结果较为一致,验证了模型的合理性;(2)建立双层复合衬砌三维有限元数值模型,分析了结构体系在内压为0.0～0.8MPa的力学响应和变形特性,根据数值预测,建议输水隧洞运营内压不宜超过0.4MPa;(3)通过研究管片环向变形、接缝张开量及螺栓应力,探究围岩参数的敏感性,数值计算结果表明,对于单一围岩,围岩约束效果随着围岩强度的增大而减小;对于上软下硬围岩,随着围岩差异性增大,对结构体系的变形较为不利;(4)初步分析了预应力措施对双层复合衬砌力学特性的影响,当内水压力超过0.35MPa时,应考虑施加预应力措施,以提高双层衬砌结构承载能力。