在隧道岩爆防护结构方面，目前主要还是通过各类形式的锚杆加固松动围岩，辅助以金属网和喷射混凝土等措施。本文运用数值模拟的方法，对提出的一种钢管混凝土拱架外接小钢管的新型防护结构形式建立了数值模型，进行了以下方面的研究：
　　(1)本文提出的基于能量原理的钢管混凝土拱架外接空心小钢管的新型防护结构的理想防护机理是通过外接小钢管作为一种柔性吸能结构，产生充分的塑性变形吸收岩爆落石产生的动能，使得下方钢管混凝土拱架仍能保持在弹性状态下而产生较小的位移，以此保证隧道的净空不受侵入和隧道施工安全。
　　(2)通过有限元软件静力求解器，采用混凝土损伤模型和钢材的理想弹塑性模型，比较了考虑混凝土与钢管之间的粘结力的接触关系的模型和不考虑混凝土与钢管之间的粘结力的接触关系的模型。比较了在相同材料参数的情况下，采用位移加载模式时，钢管混凝土柱受轴压的承载力-位移曲线图，说明了选取的材料参数和模型的可靠性。
　　(3)通过有限元软件显式求解器，考虑应变率效应，引入了混凝土和钢材的动力放大系数，比较了在单一岩爆冲击荷载下，外接小钢管的材料屈服强度、布置密度、壁厚、外径以及是否外接小钢管、是否填充混凝土和拱架密度等因素对钢管混凝土拱架结构的冲击力时程、拱顶竖向位移时程、塑性区分布和能量吸收能力时程曲线的影响。
　　(4)能量的转化是衡量钢管混凝土拱架吸收冲击动能能力的一个重要指标。本文提出了吸能效率的指标，是以转化为结构的内能与总冲击动能的比值，并对内能和总能量的各种组成部分做出了比较。