隧洞是在山体中或地下开凿（挖）的洞式通道，又称隧道。隧洞广泛应用在铁路、公路、水运、水利等工程中。
铁路、公路等交通路线在地形上遇到山岭时，穿过山体、转入地下开凿短而直的隧洞，可缩短交通里程，减少弯曲，便利车辆通行。在水利工程中，水工隧洞也是用来减少弯曲、缩短流程，减少水头损失，常用于引水、输水和泄洪。
隧洞洞线根据地形、地质条件和使用要求进行技术经济比较选定。隧洞断面形状、尺寸及洞线纵坡根据运用要求及施工检修条件确定。水工隧洞一般需要衬砌，以确保隧洞断面形状，维护洞壁围岩，防止渗漏或提高输水能力；地质条件好，岩石坚硬完整且无其他要求时，可不衬砌。
水工隧洞 为输水、引水、泄水或通航而在山体中或地下开凿（挖）的洞式过水通道。水工隧洞按其功用分为：①自水库、河道等水源取水的引水隧洞；②人工河道、渠道穿过山岭时设置的输水隧洞；③水利枢纽中为泄洪、排沙、施工导流、排泄电站尾水等而设置的泄水隧洞；④通航隧洞；⑤过筏隧洞。按洞内水流状态，又分为有压隧洞和无压隧洞。
为使水利枢纽布置紧凑，降低造价，缩短工期，经过技术经济比较，常采用一洞多用的方式，如泄洪与发电或灌溉与发电共用一洞，施工导流与泄洪相结合（图1）等。各种隧洞在布置要求、水力设计、结构设计等方面各具特点，不同用途的隧洞结合在一起时，需要妥善解决可能产生的矛盾。
水利枢纽中的隧洞，进口位于水下，便于在不同水位时向下游泄水或引水，适用性强；但孔口出流的超泄能力低，泄量较小，故枢纽中的泄洪隧洞往往只能配合溢洪道等主要泄洪设施，起辅助作用。
在山体中开凿隧洞，破坏了山体原有的平衡状态，在洞周的围岩表面及其附近引起应力重分布，产生变形，甚至崩坍破坏，故常需临时支护和永久衬砌。岩体对支承结构施加山岩压力，同时它本身在获得新的平衡过程中也具有一定的自承能力，与衬砌共同承担水压力等荷载。
有压隧洞的水头高，要求洞身具有足够的强度。泄洪隧洞流速高，要求进口和洞身的体形与流态相适应，控制过水表面的不平整度，或采用掺气减蚀等措施，以免高速水流造成空蚀、振动等破坏现象。
隧洞的洞线长，断面相对较小，在地下施工中从开挖、出渣到衬砌、灌浆，工序多、场地窄、相互干扰大，需要较长工期。高水头压力隧洞和泄水隧洞的施工质量要求较高，导流隧洞则常要求较快施工进度。
水利枢纽中的泄水或引水隧洞除洞身外，还有上、下游渠道衔接、进口段及出口段，并设闸门控制水流。根据需要在泄水或灌溉引水隧洞出口段设置消能设施。发电引水隧洞后接压力管道或前池。河渠上的输水隧洞的进、出口段一般需设洞脸和翼墙，以保持洞口安全和水流平顺，通常不设闸门。
水工隧洞线路选择影响着施工布置、工程进度、运行安全及经济效益。洞线宜选在地质构造简单、岩体坚硬完整、具有足够厚度的上覆岩层、地下水微弱的地段。在满足枢纽总体布置要求下，洞线尽量短直，使开挖量小，水流条件好，并便于施工。由于地形、地质及枢纽布置等条件限制，必须在平面上转弯时，低流速无压隧洞的转弯半径不宜小于5倍洞径，转角不宜大于60°；高流速无压隧洞尽量避免转弯，高流速有压隧洞的弯曲半径及转角由试验确定。
洞线纵坡根据上下游水流衔接、运用要求及施工、检修条件确定。有压隧洞的纵坡取决于施工、出渣、排水及运行维修条件，一般不缓于3‰～5‰，并不陡于10‰。无压隧洞的纵坡根据水力条件确定，且一般大于临界坡度，以保持洞内水流处于急流状态。
水工隧洞的断面形式根据其功用、水流状态、围岩的地质条件及施工要求确定。有压隧洞多采用圆形断面。当地质条件好、洞径及内外水压力不大时，也可采用便于施工的圆拱直墙式（也称城门洞式）断面，如图2（a）、（b）所示。无压隧洞多采用圆拱直墙式断面，若地质条件差，也可采用马蹄形或圆形断面，如图2（c）、（d）所示。
断面尺寸主要根据水力计算确定。除计算过流能力外，有压隧洞要确定沿程压坡线，保证洞内总是满流且洞顶有2m以上的压力水头余幅；无压隧洞要计算洞内水面线，保证水面以上有足够的空间。当流速较高时，还要考虑水流掺气及冲击波的影响。考虑到施工和检修的需要，隧洞最小断面不小于1.5mx1.8m（或内径不小于1.8m）。
隧洞衬砌除承受水压力及山岩压力等荷载，保证隧洞及围岩安全外，还有减少渗漏及降低洞壁糙率、改善水流条件的作用。衬砌形式有：砖石、混凝土或钢筋混凝土、预应力混凝土的单层衬砌和钢板、钢丝网喷浆与混凝土、钢筋混凝土或浆砌石构成的双层组合衬砌等。当地质条件良好时，可只采用锚喷衬砌、平整衬砌或不衬砌。
中国已建的水工隧洞长于1km的有100余条，其中大于10km的大型隧洞有11条。引黄入晋总干渠上最长的隧洞单洞长54.85km。二滩水电站导流洞断面为17.5mx23m，断面面积为402.6㎡。三峡水利枢纽地下厂房尾水洞断面为24mx36m，其断面面积达876㎡。到20世纪末，世界上长度超过10km的单体隧洞近40条，其中芬兰派延奈隧洞长达120km。
无压隧洞 洞内水流呈明流状态的水工隧洞。无压隧洞可用于引水灌溉、城镇供水、通航、过木等，也可用于引水式水力发电。在水利枢纽中，还常用于泄洪和施工导流。人工河道、渠道上的输水隧洞也多为无压隧洞。
无压隧洞洞内水压力较小，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。为保证呈明流状态，当洞内为低流速恒定流且通气条件良好时，水面以上空间不宜小于隧洞断面面积的15％，且净空高度一般不小于40cm。在高流速非恒定流条件下，还要考虑掺气及涌浪的影响。采用圆拱直墙式断面时，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，适当加大水面上空间。
无压泄洪隧洞的进口可以是开敞式的，与开敞式溢洪道相似，进口为堰流，下游以竖曲线与高程较低的洞身衔接，呈龙抬头形式，也称为溢洪洞；更多的是深式的，进口低，经常淹没在水下，工作闸门设在隧洞进口，适用于水位变化大的水利枢纽，隧洞的过流能力由工作门前的压力段控制。无压引水隧洞与无压泄水隧洞类似，进口及洞线高程视用水需要而定。
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，可将工作闸门设在转弯段之后隧洞的中间某处（见图），这样门前为有压流段，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。
有压隧洞 全部洞壁都承受内水压力的水工隧洞。坝式水电站使用的隧洞是有压的，灌溉、泄水、城镇供水和引水隧洞也可能是有压的。有压隧洞多采用受力条件好的圆形横断面，当地质条件好、内水压力和洞径不大时也往往采用便于施工的圆拱直墙形或马蹄形断面。
有压隧洞一般需进行衬砌，以保护围岩，防止渗漏和提高过流能力。只有在围岩具有承担内水压力的能力，即围岩的地应力的最小主应力大于内水压力、围岩不致产生水力破坏时，方可考虑不衬砌。
有压隧洞自水库引水时进口要在最低水位以下一定深度，保证在最不利条件下全线洞顶有2m以上的压力余幅，必要时可将出口断面稍微缩小，以提高洞内压力。
有压隧洞的过流能力主要取决于进出口之间的水位差及出口断面尺寸。控制洞内流速，是防止进口、闸门槽、渐变段、分岔段、弯曲段、水流边壁突变处产生负压、空蚀破坏的重要环节，对发电引水隧洞也是保证稳定流态、改善发电质量及提高动能效益的重要因素。
有压隧洞的工作门可设在洞的出口段，门后通气条件好，便于调节流量，洞内水流平稳。当出口地形、地质条件不利时，工作闸门也可放在进口，管理方便，但闸门启闭过程中，要注意防止洞内出现明、满流交替状态，以免产生空蚀和振动。
引水隧洞 为兴利目的自水源地引水的水工隧洞。将水引入水轮机发电的，称为发电引水隧洞；引入灌区的，称为灌溉引水隧洞；引水供城镇工业与居民生活用水的，称为供水引水隧洞。
发电引水隧洞多为有压隧洞，有时也可以用无压隧洞。前者与压力管道直接相连（图1）；后者水流进入压力管道前需经过压力前池（在压力前池前有时还通过一段明渠），然后通过压力管道进入水电站厂房（图2）。
灌溉引水隧洞、城镇供水引水隧洞大多是无压的。无压引水隧洞多采用门洞形或马蹄形断面。有压引水隧洞常采用圆形断面。发电引水隧洞的断面尺寸根据发电用水量，按隧洞的年费用与电能损失之和最小的原则确定。
无压引水隧洞的进口起控制水流作用，设有拦污栅、进水喇叭口、闸门及其操纵室、渐变段、通气孔及平压管等。
有压引水隧洞的工作闸门多设在洞的尾部，可以调节流量，控制洞内流速。
自水库引水的隧洞，根据水利工程的任务，结合水利枢纽布置，可考虑一洞多用方案。如发电与灌溉、供水隧洞结合，共用一个进口，在出口设置支洞，分别将水引入水轮发电机组和灌溉、供水渠道，可简化枢纽布置，缩短工期，但分岔部位容易发生空蚀。
隧洞导流 在水利工程施工基坑的上下游修筑围堰挡水，使原河水通过隧洞导向下游的施工导流方式。隧洞导流多为河床外导流，用于山区河流，山高谷窄，两岸陡峻，地形不利于开挖明渠而有利于布置隧洞的工程。
导流隧洞的断面形式主要取决于：地质条件、隧洞的工作条件、施工条件及断面尺寸等。常见的断面形式有圆形、马蹄形和方圆形（城门洞型）3种。就施工方便快速和安全而论，方圆形是有利的，方圆形断面高宽比为1.2～1.5左右。1970年以前的导流隧洞，一般单洞宣泄的导流流量不超过2000～2 500m3/s，其断面面积一般不超过200㎡，洞内流速一般不大于20m／s。20世纪80年代以来，导流隧洞的断面及泄流量都有扩大的趋势。截止于1985年，世界上最大断面的导流隧洞是苏联布烈依土石坝工程右岸的2条隧洞，断面面积均为350㎡（方圆形，宽17m，高22m），导流设计流量达14600m3／s。90年代以来，中国二滩水电站工程的2条导流隧洞，其断面尺寸均为宽17.5m，高23m的城门洞型，导流设计流量达13 500m3／s。
隧洞的造价较高，通常均将导流隧洞与永久性建筑物结合，达到一洞多用的目的。为了满足不同施工期及不同库水位的泄洪要求，隧洞的进口可以设置在不同高程，但需重视最下层隧洞封堵时，隧洞闸门所承受的水压力很大，闸门启闭难度也很大。确定隧洞的进出口高程，要综合考虑泄流能力、截流落差、挖方量大小、施工条件、出渣线路、封堵及改建条件等因素，进行技术经济论证确定。导流隧洞泄流能力不能满足施工期度汛要求时，需考虑与其他导流设施联合宣泄汛期洪水。
影响隧洞布置的关键因素有2个：①地质条件。地质条件较好的临时导流隧洞，一般可不衬砌或局部衬砌，有时为了增强洞壁稳定，提高泄流能力，也采用光面爆破，锚喷支护；地质条件较差的导流隧洞，一般都要衬砌，衬砌的作用是承受山岩压力，填塞岩层裂隙，防止渗漏，抵制水流、空气、温度与湿度变化对岩壁的不利影响和减小洞壁糙率等。②水力条件。导流隧洞的水力条件复杂，运行情况也较难观测，采用无压隧洞时，设计中要注意洞内最高水面与洞顶之间留有适当余幅；采用压力隧洞时，设计中要注意无压与有压过度段的水力条件，力求水流顺畅，宣泄能力强，避免空蚀破坏。此外，布置上强调断面形式得当；闸门及启闭设施运行管理方便；转弯半径适宜；通气设施可靠；底坡兼顾出渣、排水，有时还需考虑过木、过船的要求；出口水力衔接和消能满足各种运用条件。重要的导流隧洞，要经过水力模型试验而确定。
输水隧洞 连接上下游输水渠道的水工隧洞。输水隧洞一般是无压隧洞，其进出口不设闸门等控制水流的设施。洞线纵坡和断面尺寸需与上下游渠道相适应，避免水流发生突然变化。根据地质条件，一般在洞内用混凝土、钢筋混凝土或锚喷衬砌，以保护围岩，防止渗漏，提高输水能力。输水隧洞的进出口洞脸需加衬护，以保持洞脸山坡的稳定。
泄水隧洞 为排泄洪水或排沙、放空水库、施工导流而设置的水工隧洞。水电站、泵站的尾水隧洞也属于泄水隧洞。泄水隧洞主要由进口段、洞身段及出口段组成。
水利枢纽的泄水隧洞进口一般在水面以下，流量大，流速高，需要解决高速水流带来的一些特殊问题，如掺气、空蚀、振动，以及出口流速高，能量集中给消能带来的问题等。
在进口设检修闸门，用以在工作闸门或隧洞检修时挡水。如工作闸门设在出口（见图），洞内为有压流，水流平稳，门后通气条件好，闸门可以部分开启；但洞内经常承受水压力，工作闸门与检修闸门分设在隧洞的首尾两端，需要两套启闭设备，管理不便。如工作闸门设在进口，洞内可以是无压的，也可以是有压的。当水头高、流量大、地质条件较差时，常设计成无压的。为减少开挖，有时也做成有压的，但在闸门启闭过程中，洞内会出现明满流过渡的不稳定流态，易引起空蚀和振动，主要在流速较低的导流隧洞使用。根据地形、地质、施工、枢纽布置等条件，可将工作闸门布置在洞内某一适宜位置；这时，门前为有压段，门后一般为无压段。
隧洞首部的进口段，设有进水喇叭口、进口渐变段、闸门及其启闭设备、通气孔、平压管等，用以控制水流，保证来水平顺地进入洞身。隧洞出口应设消能工。当下游水位低于或接近于隧洞出口高程时，常设置平台，使水流扩散，再通过底流或挑流消能与下游水流衔接。
有压隧洞多采用圆形断面，受力条件与水流条件都较好。无压隧洞多采用圆拱直墙式断面。断面尺寸取决于泄流量和施工维修等条件。有压隧洞的水力计算主要是保证通过设计泄流量，并使全线洞顶有必要的压力余幅。对无压隧洞，除验算泄流量外，还应计算洞内水流的水面线，保证洞内水流处于明流状态。
洞身一般需要进行衬砌，以承受山岩压力及内外水压力，防止渗漏，提高过流能力。衬砌的类型根据运用要求、地质、水流、施工等条件确定。一般泄水隧洞用混凝土、钢筋混凝土及锚喷衬砌。对于地质条件好、用光面爆破施工的导流或尾水隧洞，经过充分论证也可不衬砌。
