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随着控制排放的隧道防排水技术的广泛应用，抗水压衬砌结构的设计问题愈发突出。以峨汉高速豹狸岗隧道工程为依托，基于对现场实测数据的分析，结合数值模拟，研究了富水隧道二次衬砌结构的受力特性，拟合出衬砌结构及仰拱的水压力计算公式，确定了高水压下二次衬砌结构的合理设计参数。研究结果表明：试验断面水压力呈典型的“灯泡型”分布；基于实测数据拟合，获得二衬水压折减系数为0.31,仰拱水压折减系数为0.86;考虑围岩荷载和水荷载共同作用时，二衬结构墙脚部位承受最大的轴力和弯矩，为结构最不利位置；当水头高度≥50 m时，墙脚部位的安全系数小于2.0,说明原设计结构不能承受50 m及以上水头高度的水压。