Размеры и форму тунйеля определяют гидравлическими расчетами и геологическими условиями. Толщину обделки устанавливают на основании статических расчетов. Нагрузки и воздействия на обделку делят на постоянные и временные (длительные, кратковременные и особые). К постоянным относят: горное давление, собственную массу обделки, предварительное напряжение. К временным длительным нагрузкам относят давление воды изнутри туннеля при нормальном подпорном уровне в водохранилище, давление подземных вод. К кратковременным — пульсационное давление воды, давление свежеуложенного бетона и механизмов в период ведения работ, давление при выполнении цементации, а также температурные климатические воздействия (для стальных оболочек). Сейсмические, взрывные воздействия, усилия, возникающие от изменения температуры, набухания и усадки бетона, ползучести породы, внутреннее давление при форсированном уровне, гидравлическом ударе составляют особые нагрузки. Определяющими являются наиболее опасные сочетания возможных нагрузок отдельно для строительного и эксплуатационного периодов.
Расчет обделок проводят методом предельных состояний: 1) по несущей способности на прочность и устойчивость (в ряде случаев) формы конструкции — первая группа предельных состояний; 2) по трещиностойкости, а также по величине фильтрационного расхода из туннеля — вторая группа предельных состоянии.