常规双层衬砌输水隧洞应用广泛,但随着输水隧洞工程对内水压设计要求不断提高,双层衬砌结构形式在高内水压下不可避免地发生内衬开裂、管片接头张开导致内水外渗或外水内渗等病害。为探究多层衬砌内水压作用下的力学特性,本文依托复合衬砌输水隧洞接头试验,验证了数值模拟方法的可靠性。同时采用同样的参数应用于珠三角水资源配置工程中的新型三层衬砌结构形式,研究其中联合受力和分开受力两种结构形式的内水压承载性能和破坏形式,并与传统双层衬砌结构形式进行对比分析。并在此基础上对不同围岩条件和钢套筒厚度进行讨论。本文主要工作和研究成果总结如下:(1)采用数值计算的方法对南水北调中线总干渠穿越黄河的隧洞的接头试验和复合衬砌管片接头结构试验进行重现:单独施作内衬承担外水土压力和复合衬砌共同承担内水压力。通过混凝土应变、接缝张开量、螺栓应力变化等与试验数据对比,证明了数值分析方法的可靠性。(2)依托珠三角水资源配置工程,建立了“1个整环+2个半环”的新型三层衬砌(联合受力和分开受力)结构形式精细有限元模型,探究其内水压作用下的力学特性和变形机理。根据内水压作用下,输水隧洞混凝土裂缝开展和各结构分担内水压比例变化分析得出,自密实混凝土内衬发生开裂区域贯穿时刚好对应自密实混凝土分担内水压骤降,管片、自密实混凝土、钢套筒内力重分配的阶段,说明输水隧洞结构内水压达到极限承载力。(3)选取常规双层衬砌结构形式和新型三层衬砌结构形式进行对比,分别是:混凝土内衬开裂区域比例对比,内水压承载性能对比,内水压分担比例对比分析,以此分析新型三层衬砌结构形式在内水压承载性能和控制混凝土开裂方面的优越性,并总结说明不同结构形式的输水隧洞内水压适用性。(4)根据珠三角水资源配置工程沿线地质情况复杂,钢套筒受内水压作用下抗拉强度富余量较大的实际情况。探讨不同地层抗力系数和不同钢套筒厚度对新型三层衬砌(联合受力)结构形式内水压承载力的影响,研究成果可为三层衬砌结构形式优化设计提供借鉴。