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地下埋藏式壓力鋼管廣泛應用于大中型水電站和抽水蓄能電站，目前電站規模越來越大，鋼管的HD值超過了規范值，規范建議的方法不能反映材料的實際承載能力，已越來越難以適應現代大中型水電站建設的需要。
因此，本研究探討了一種能夠充分發揮材料的實際承載能力的地下埋藏式壓力鋼管強度分析方法，用它來進行管道設計既安全可靠又經濟合理，且具有一定的工程實用價值。地下埋藏式壓力鋼管在長度方向的尺寸比橫截面尺寸大得多，地應力變化不太大，當圍巖的結構面垂直管軸線方向分布及不考慮開挖掘進的影響時，可采用平面變形假定。當兩洞間距大于3倍洞徑以上，各洞之間相互影響較小時，可以作為單洞考慮。本研究在假定條件下且鋼襯應力按規范的建議取值，在考慮鋼襯各種應力效應的條件下用罰單元法，編制了非線性有限元分析程序，結合某實際工程，通過方案比較，揭示了初始地應力及開挖支護引起的二次應力以及在內水壓力作用下鋼襯的彎曲剪切效應對地下埋藏式壓力鋼管承載能力的影響。
開挖效果的模擬采用鄧肯(Dancan JM)等人提出的反轉應力釋放法，根據文獻可以近似考慮開挖面空間效應：假定開挖面處因開挖面的空間效應在任一時刻釋放了某種比例的釋放力P，當開挖面向前推進至x處，該研究截面釋放出另一比例的釋放力P2，于是，在距開挖面之后x處，總的釋放荷載為式中，Pi，Pg(g為重力加速度)可根據現場資料確定。在缺乏實測資料時，可根據文獻的三維彈塑性有限元分析結果，取其中，Po為初始地應力。這樣，只要給定研究截面與開挖面的距離x，就可以從上式中算出圍巖已釋放的荷載P(x)(在這一部分荷載作用下按無支護分析)，剩余的荷載Po-P(x)在支護施作后釋放(按已完成支護來分析)。
在程序的具體實現中，將總反轉荷載分為若干增量步逐步加載，當累計的荷載小于P(x)時，令噴混凝土及錨桿單元的彈模為一個很小值，即不考慮支護的作用，當累計荷載大于或等于P時，令上述單元取正常的彈模值，重新形成新的剛度矩陣，以反映錨杯支護的作用。同濟大學曾對收集的國內外新奧法施工的61條隧洞的197個量測斷面的數據資料進行計算分析，歸納提出了以圍巖強度、圍巖極限應變和圍巖向洞內收斂位移速率及收斂比第三個判據是圍巖穩定的基本判據。
研究采用的是圍巖強度判據，圍巖穩定判據的理論是強度破壞理論，如德魯克-普拉格準則或莫爾-庫侖準則等，即在低約束壓的條件下，當巖體內某斜截面的剪應力值超過破壞理論規定的滑動界限范圍時，巖體就會發生剪切屈服破壞。因此，如果將有限元數值分析結果繪制成圖線，根據圍巖在洞室開挖成形24小時后的主應力分布和塑性區分布(錨桿的長度要與塑性區的大小相配合度)，按以往設計、施工經驗，可以定性地判斷圍巖的受力形態和破壞機理。
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