隧道结构与围岩材料主要基于塑形理论或黏弹性理论等非线性本构关系进行模拟。解析法中有封闭解，也有近似解，如圆形洞室的弹性力学解——基尔施解和圆形洞室的弹塑性解——芬纳-塔洛布公式。数值分析法主要需要借助有限单元法与边界单元方法求解。有限元法将结构离散化为有限个单元，各相邻单元在共同的节点上为铰接，建立结构体系的总体刚度矩阵和平衡方程，按各节点位移推求各单元的应力。连续介质力学模型通常适用于围岩非线性应力应变关系有一定认识或隧道及地下工程结构几何尺寸较为复杂（如异形隧道断面）等条件下的隧道结构设计计算分析。