目前,我国运营隧道普遍存在着衬砌裂缝、破损、渗漏水等病害。这些病害的出现大致有三方面原因：一是前期隧道施工中衬砌质量存在缺陷,致使施工缝长期漏水等造成；二是水的长期淘蚀和侵蚀,衬砌防水层老化,围岩蠕变变形等地质作用因素造成；三是地震和车辆撞击等偶然荷载造成的。隧道结构健康隐患严重影响了隧道的安全运营。传统的隧道监测手段不能对运营状态进行实时监测,使得人们不能准确把握养护时机,甚至导致了重大安全事故。为此人们开始寻求隧道结构健康实时监测和预警技术,并在一些隧道中进行了应用,取得了良好效果。济莱高速公路是山东省境内地形最复杂、隧道最多的高速公路,其中蟠龙隧道长2447米,是目前济南境内最长的高速隧道。本文将依托济莱高速公路隧道群,在对病害机理进行现场调查和理论分析基础上,研究隧道结构的健康无线实时监测技术,建立预警体系,并研发具有自主知识产权的隧道监测预警系统。该项目研究成果不仅可以为济莱高速公路隧道群的安全运营保驾护航,而且在理论和技术上也具有显明的特色与创新。本文将借助于现场调查、理论和数值分析等综合手段,对隧道结构损伤的发生机理和规律进行系统深入研究,为健康状态实时监测、诊断和预警提供理论支撑。着重从以下三个方面进行研究：(1)隧道调查病害与分析对济莱高速蟠龙隧道进行详尽地病害调查,分析病害产生的原因,提出病害检测新技术和治理措施,为隧道安全运营保驾护航,同时为健康状态实时监测、诊断和预警提供现实支撑。(2)地震作用下隧道结构变形和破坏规律研究目前对地震作用下隧道复合衬砌结构的变形和损伤规律及健康诊断的研究较少。本文将基于动力学数值模拟手段对这一问题进行深入研究,为隧道健康诊断提供理论依据。(3)失控车辆撞击作用下隧道结构局部损伤机理与规律研究本项目将通过动力学数值模拟,研究失控车辆-衬砌结构的相互作用机理,着重研究影响隧道结构损伤的主要因素,并研究不同影响因素下隧道结构的动力响应,为隧道结构在车辆撞击后的损伤诊断及维护和维修提供理论指导。