目前国内的地铁建设已经进入了一个飞跃式发展的时代，建设及投入运营的地铁隧道里程与日剧增。复合式支护的暗挖法隧道由于其具有施工工艺简单、应用灵活、结构整体性好，且可解决盾构法无法施工的区间渡线或交叉渡线、折返线、停车线、联络线等隧道的施工问题，故其在地铁区间隧道中占有一定的比例。由于城市地铁隧道对地下水的处理区别于山岭隧道“以排为主”的方式，城市地铁隧道更多采用半堵水或全堵水的方式，以保护城市地下水资源、预防因隧道排水而引起的隧道自身及其周围环境的不均匀沉降。然而，二次衬砌在堵水时所承受的外水压力对隧道结构安全造成不利影响与二次衬砌排水减压造成城市地下水土流失、地层沉降这二者之间又会形成一个矛盾。而以往针对外水压力作用下暗挖地铁隧道二次衬砌的承载性能及破坏机理研究较少。为此，本文应用三维有限元数值方法，计算出了暗挖地铁隧道二次衬砌处于弹性受力、混凝土开裂、裂缝深度达到钢筋保护层厚度、受力钢筋屈服、结构破坏五个特定阶段所对应的外水压力控制值，并针对影响二次衬砌外水压力控制值的相关因素如二次衬砌的厚度、强度、配筋量、跨度，以及外侧约束等进行了系列对比研究。具体工作及主要成果如下：（1）借鉴常采用的荷载-结构法计算思路，结合有限元分析软件ABAQUS及其混凝土损伤塑性本构关系，建立了暗挖地铁隧道二次衬砌的三维实体有限元弹塑性分析模型。通过把ABAQUS提供的混凝土损伤塑性模型与《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）附录C.2中关于混凝土的本构关系的规定进行结合，成功地将规范提供的混凝土本构关系应用于ABAQUS的混凝土损伤塑性模型中，并给出了相关参数的确定方法。（2）通过对暗挖地铁隧道二次衬砌设计理念的发展及其受力特点进行分析，探讨了影响二次衬砌外水压力控制值的主要因素。结合混凝土结构的损伤机理，给出了通过混凝土的塑性应变及损伤度来确定混凝土拉伸开裂及压缩破碎的准则。（3）通过三维模拟计算，获得了常规单线5.80m跨度、10.00m跨度、12.26m跨度暗挖地铁隧道二次衬砌在五个特定受力阶段所对应的外水压力控制值。（4）通过对比分析，发现影响二次衬砌外水压力控制值的主要因素为二次衬砌的厚度、跨度及配筋量，而隧道所处的地层约束和二次衬砌混凝土强度的影响则相对较小。