周围地层对结构的作用只是产生作用在地下建筑结构上的荷载。所谓荷载作用主要包括开挖隧道后由松动岩土的自重所产生的主动地层压力以及由约束结构变形所产生的被动地层抗力。

隧道及地下工程结构所承受荷载主要有三种类型：①长期经常作用的主要荷载，包括地层压力、弹性抗力、结构自重、地下水静水压力、使用过程中产生的车辆或设备荷载、上部建筑结构传递荷载。②非经常作用的附加荷载，包括施工荷载、结构受温度变化产生的温度应力与收缩应力荷载。③偶然发生的特殊荷载，包括地震荷载、爆炸荷载以及邻近工程活动附加荷载。

地层压力包括围岩压力与土体压力荷载。地层弹性抗力是荷载结构法区别于地上建筑结构计算方法的主要特点。弹性抗力的确定依据结构变形特征假定分为两类：①局部变形理论，认为弹性地基上某点处施加外力仅引起该点变形。②共同变形理论，认为该点施加外力不仅引起该点变形，同时由于剪切传递作用也会引起附近地基产生变形。相比较而言，局部变形理论计算方法简单，基本满足一般工程设计精度，较为广泛应用于计算地层弹性抗力，其中常用的经典模型是温克勒地基模型。

按地下结构计算假设未知量的不同，分为力法与位移法两种计算理论，其中力法以超静定结构内力作为未知量，求解位移平衡方程，而位移法以节点位移作为未知量，求解能量平衡方程。按结构计算结果的近似程度，分为精确的理论解析方法与近似的数值分析方法。通常力法与理论解析方法结合应用于较为简单经典的计算问题，而位移法与数值分析结合应用于较为复杂实际的计算问题。随着计算机分析能力的大幅增长，后者应用越来越广泛。

力法是荷载结构法计算地下结构内力方法中发展最早的计算方法。20世纪60年代以前，已有假定抗力法、局部变形地基梁法以及共同变形地基梁法等经典计算方法，20世纪60年代后随着计算分析能力提高，提出了矩阵力法。但由于共同变形理论推导的内力较为复杂与烦琐，实际应用中较多采用假定抗力与局部变形地基梁方法。

位移法是20世纪50年代以后发展起来的荷载结构计算方法，目前建立有角变位移法、不均衡力矩法等经典计算方法，以及随着计算机技术发展起来的矩阵位移法、有限差分方法、有限单元方法。采用数值分析技术将地下结构划分成多个微小单元可适应不同结构几何形式、不同的荷载作用条件，有限单元方法是目前荷载结构法中普遍采用的计算方法。