地中にある大きさのトンネルを掘削すると、その坑道の周辺の地山には掘削前とは異なった応力状態が発生し、時間とともにある終局の状態に近づいて安定する（応力の再配分）。.しかし、このような応力変化がみられるのは、 トンネルを中心としたある範囲内であって、トンネルを離れるに従って応力変化は少なくなり、ある範囲の外では、トンネル掘削前と変わらない。このような範囲を免圧圏とよぶ。免圧圏の大きさは、当然地山条件および施工条件によって左右され、良好な地山ほど、また、緩みが少なくなるよう配慮された施工ほど免圧圏は小さくなる。図はアーチ作用と免圧圏の概念を示したものである。トンネル掘削により、周辺地山を構成する材料が大小さまざまな岩片に破壊する。このような岩片は、重力の作用によりトンネル内空へ向かって移動（崩落も含む）するが、この移動は、内部摩擦力が作用し、互いの岩片はせりもち合うため、アーチ状に形をなしてある範囲内で収束する。このようなせりもちの部分は、掘削前の応力よりも高い応力状態になっており、このような部分がトンネルをとりまいて、トンネルを保護していることになる。これをグランドアーチと称する。したがって、免圧圏はグランドアーチの外側の限界線といえる。