基于Mohr-Coulomb弹塑性理论，实时绘制地层反应曲线（GRC）与支护特性曲线（SCC），即时计算塑性区半径、收敛位移及支护利用率。
计算的核心是确定隧道开挖后周围岩土体发生塑性破坏的范围，即塑性区半径。这基于Mohr-Coulomb强度准则，当岩土体中的剪应力达到其抗剪强度时，就会进入塑性状态。
$$r_p = r \left[ \frac{2 (p_0 \sin\phi + c \cos\phi)}{(1 - \sin\phi)(p_i + c \cot\phi)}\right]^{\frac{1}{2k}}$$其中，\(r_p\)是塑性区半径，\(r\)是隧道半径，\(p_0\)是初始地应力，\(c\)是粘聚力，\(\phi\)是内摩擦角，\(p_i\)是支护阻力（隧道壁面压力），\(k = (\sin\phi)/(1-\sin\phi)\)。
得到塑性区半径后，就能推导出著名的地层反应曲线（GRC），它给出了隧道壁面位移\(u\)与支护压力\(p_{wall}\)之间的关系。
$$p_{wall}= p_0 - \frac{c\cos\phi + p_0\sin\phi}{1-\sin\phi}\left[1-\left(\frac{r_p}{r}\right)^{k-1}\right]$$这个公式表明，支护压力\(p_{wall}\)随着塑性区发展（\(r_p\)增大）而降低。位移\(u\)可以通过与\(r_p\)相关的几何关系进一步求出，从而完整描绘出GRC曲线。
山岭隧道设计与施工：在穿越复杂地质的山岭隧道中，工程师利用此方法动态调整支护参数。例如，在软弱破碎带，通过计算可能增大锚杆密度或加厚喷射混凝土层，确保支护曲线（SCC）能与恶劣地层下的GRC曲线安全相交。
城市地铁隧道：城市地铁往往埋深浅，周边建筑物多，控制地表沉降至关重要。通过模拟计算，可以优化支护刚度和施作时机，在允许围岩适度变形（降低成本）和严格控制沉降（保护环境）之间找到最佳平衡点。
深部矿山巷道：在千米深井下的矿山巷道，地应力极高。运用该理论可以预测高应力下的“大变形”问题，并据此设计让压支护系统（如可缩性支架），使其特性曲线与深部岩体的GRC相匹配，避免支护被瞬间压垮。
隧道风险评估与加固：对于已建成的存在病害的隧道，可以反演分析其围岩参数，绘制当前的GRC，评估现有支护的利用率是否超限，从而为加固方案（如套衬、注浆）提供精准的量化设计依据。
开始使用此工具时，有几个容易陷入的误区需要注意。首先是“是否简单地将初始地应力p0设定为上覆土压力？”。虽然常用p0 = γH（γ：土体单位容重，H：覆盖层厚度）计算，但实际山岭隧道中侧压力系数（水平应力与竖向应力之比）大多不等于1。例如在褶皱带，水平应力可能达到竖向应力的1.5倍以上。工具中p0虽以单一数值输入，但该值需综合考虑此类地质构造影响进行合理估算。
其次是未理解参数敏感性就直接使用。特别是“黏聚力c”与“内摩擦角φ”属于微调即会大幅影响结果的敏感参数。例如c=100 kPa、φ=30°的地层与c=80 kPa、φ=28°的地层，看似相近，但无支护时的最终收敛位移可能相差两倍以上。勘察数据存在离散性，务必通过逐步调整参数进行“敏感性分析”，观察曲线变化规律。这是风险评估的第一步。
最后，切莫忘记本分析以“圆形断面”“各向同性地层”的理想化条件为前提。实际断面多为马蹄形，地层也常呈层状或含大量节理。因此计算所得的塑性区半径与支护反力仅是“参考值”而非“绝对值”。需结合现场监测数据，逐步积累“此类地层条件下位移约为计算值1.2倍”等经验修正系数，这才是真正意义上的设计能力提升。
某深埋隧道开挖直径D=12m（r=6m），覆盖厚度H=150m，地层为中等风化砂岩，γ=24kN/m³，初始应力p0=3.6MPa，c=1.2MPa，φ=35°。按Mohr-Coulomb弹塑性理论计算：塑性区半径Rp≈8.4m，塑性区厚度约2.4m，隧道拱顶收敛位移δ≈65mm。若支护反力为0.5MPa（喷混凝土厚30cm），可使收敛位移降至35mm以内，支护设计安全。