地下结构工程的稳定性对地下空间的开发利用显得十分重要。本文结合实际工程，分析研究了大伙房水库输水隧道工程在采用掘进机施工方法的情况下，利用管片衬砌的结构应力、变形等受力特性，考虑地下结构初始应力和开挖荷载对衬砌内力的影响，采用薄层单元模拟衬砌管片之间、衬砌管片与围岩之间的非线性有限元计算模型，通过分析计算得出不同荷载工况下各类典型围岩段隧道衬砌管片受力特征、应力和位移变化规律。1、同一类围岩在同一种工况下，由于结构和荷载的对称性，管片衬砌结构的位移也表现出对称性，因水平向地应力较大，位移最大值、第一主应力的最大值发生在管片衬砌结构的接头处，方向为径向指向洞内；第三主应力的方向为环向，较大值发生在洞顶和洞底内侧。2、同一类围岩在不同工况下，施工期管片衬砌结构位移的最大值、第三主应力最大值比运行期要大，施工期的管片衬砌结构的第一主应力最大值比运行期要小。3、不同种类围岩在相同的工况下，从Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ类围岩看，不论是施工期还是运行期，管片衬砌结构的位移的最大值和第一主应力、第三主应力最大值都逐渐增大。而管片衬砌结构的位移的相对值却非常小，不会发生错动和脱开，且管片衬砌结构接头处的下管片较上管片的水平位移值稍大。4、在各种工况下各类围岩的受力和变形规律相似，在隧洞附近有所变化，其他地方变化很小。围岩的力学性质对管片衬砌结构的受力和变形有较大的影响。性态好的围岩，隧洞衬砌的受力和变形较小，反之则较大。