本书主要是针对管棚和水平旋喷拱棚两类隧道预支护结构的力学模型及受力机理开展了一系列的研究，旨在构建科学、全面的隧道预支护研究体系，以指导预支护结构的设计与施工。本书在充分调研了国内外学者的研究成果基础上，通过理论求解得到了基于Pasternak、Winkler弹性地基梁理论，并综合考虑初支综合延滞效应、掌子面前方岩土体变基床系数、围岩应力释放时空效应等因素的长大管棚预支护结构改进力学模型，进一步利用数值分析与现场实测等研究手段验证了管棚的力学机理。同时研究了长大管棚动态施工的力学响应规律，并针对管棚自身注浆缺陷及管内加筋（钢管和钢筋束）对其承载力的影响机理进行了深入研究。进一步建立了双参数地基的隧道预支护拱棚壳体力学模型，利用数值分析及现场测试等多种研究手段探究多参数变化下隧道围岩稳定性和掌子面开挖变形和受力影响规律。并针对富水砂层隧道水平旋喷拱棚随掌子面开挖的力学响应规律进行了一系列的流固耦合分析，同时开展了拱棚自身缺陷对预处理效果影响的探讨。本书理论与实践并重，研究体系科学全面，主要面向隧道与地下工程相关人员。