随着我国隧道建设规模的日益扩大,相当比例的隧道出现了不同程度的病害问题,其中衬砌厚度不足和衬砌背后存在空洞是比较常见的病害。隧道病害严重威胁着隧道的运营安全,同时缩短了隧道的使用寿命,造成了很多人力、物力和财力的损失。因此,开展隧道病害对衬砌结构安全性影响的研究十分重要。有鉴于此,本文综合运用理论分析、数值模拟和模型试验等研究手段,针对衬砌厚度不足和衬砌背后存在空洞这两种病害对衬砌结构安全性的影响进行了较为系统的研究,主要工作及研究成果总结如下：(1)总结了隧道衬砌厚度不足和背后空洞的主要成因及其危害,分析了国内外对这两种常见病害及其对隧道衬砌结构安全性影响的研究现状。(2)基于地层—结构法原理,建立隧道衬砌厚度不足缺陷模型,运用数值模拟,分析了衬砌厚度不足缺陷位置、程度以及宽度发生变化时,衬砌结构的内力、安全系数以及围岩压力的变化规律。(3)基于地层—结构法原理,建立隧道衬砌背后存在空洞缺陷模型,运用数值模拟,分析了衬砌背后空洞缺陷位置、范围以及数量发生变化时,衬砌结构的内力、安全系数以及围岩压力的变化规律。(4)通过模型试验,模拟了钢筋混凝土衬砌结构背后不同位置存在不同范围以及不同数量空洞时衬砌结构的变形特征、受力特点和破坏模式,与数值模拟结果基本吻合。