隧道喷膜防水衬砌结构又称CSL结构,是一种将喷膜防水层直接喷射在初支表面,初支和二衬能够密贴咬合,从而在一定程度上起到协同受力作用的隧道衬砌结构。它与传统复合式衬砌结构之间的关键区别有两点:一是用防水膜代替了防水板,二是其界面可以在初支和二衬间传递粘结和剪切作用,从而提高了衬砌结构受力效率。但由于相关研究尚不多,因此在理论和设计方面还存在滞后。为探索隧道喷膜防水衬砌初支、二衬间的协同受力机理,为该形式衬砌结构的设计提供合理的参数,本文针对隧道喷膜防水衬砌结构层间防水膜与界面开展了研究,探索了防水膜与界面的力学特性及破坏损伤机理。主要研究内容及成果如下:（1）对防水膜本构模型及界面损伤模型进行了对比分析,确定选取弹塑性本构模型、Mises强度准则及内聚力模型分别对防水膜与界面力学特性进行表征,以此为依据开展后续相应研究。（2）对聚合物防水膜进行了单轴拉伸与多轴拉伸试验,获得了不同厚度防水膜在不同受拉边界条件下的破坏规律、应力-应变曲线及本构参数;基于弹塑性本构模型对聚合物防水膜进行单轴拉伸试验仿真模拟,提取应力-应变曲线与试验结果进行对比,验证了试验结果和仿真模型的合理性。（3）基于内聚力模型对CSL试件界面损伤与演化进行表征,通过界面粘结试验与剪切试验获取所需界面参数,结合有限元软件对试验结果与模型参数加以验证,并探索了界面参数对试件力学性能的影响。结果表明双线性内聚力模型可以有效演绎界面损伤过程与破坏规律。（4）对CSL梁构件横截面正应力进行了对比分析,进而探索了界面参数与防水膜厚度对CSL结构防水膜与界面力学性能的影响,结果表明界面参数的增大会使初支和二衬之间协同受力的作用越来越明显。