无压隧洞在进口控制段后具有自由水面，洞内保持一定的净空。无压隧洞的工作闸门设在进口，隧洞取水口位置要依据河岸的地形、地质、河流水文泥沙特性及河床演变规律确定。无压隧洞的进口可以是开敞式的，但更多是深式的，进口低，通常淹没在水下。无压隧洞要求线路尽量平直，不变坡或少变坡。由于地形或地质原因需要转弯时，可将工作闸门设在隧洞转弯段之后的某处，门前为有压流段，流速低，门后为无压流段，既可保持水流稳定，又能利用较好的岩体承受水压力。无压隧洞多采用圆拱直墙式断面，当地质条件差时，可采用马蹄形或圆形断面（见图）。

无压隧洞横剖面图示例

无压隧洞的过流能力决定于进口压力段，可用孔口出流公式校核，洞内水面线可由明渠恒定非均匀流公式推算。为保证洞内水流为明流，要求水面以上空间断面积不小于隧洞断面积的15%～25%，且净空高度不小于40厘米。当水流速度较高时，应按流速大小，留有必要的掺气水深。采用圆形直墙式断面时，尽量将水面及冲击波波峰限制在直墙范围内。对较长的不衬砌隧洞或锚喷衬砌隧洞，以及有通航、过筏要求的隧洞，还应根据有关规定，适当加大水面上的空间。

无压隧洞出口消能通常是水流经消力池或挑流鼻坎后流入河道或渠道。隧洞出口一般单宽流量大，能量集中，常采用平面或纵向扩散，以降低单宽流量，减轻对下游河床及岸边的冲刷。无压隧洞可用于引水灌溉、城镇供水、通航、过木等，人工河道、渠道上的输水洞也多为无压隧洞。