铁路的发展是国民经济持续发展的重要支撑,但是随着铁路运营时间的增加,铁路隧道的病害问题也日益增多,尤其是在高速列车荷载和不良地质作用下的隧道仰拱结构出现了大量的病害问题。本文通过调研国内外典型病害隧道,总结归纳出引起隧道仰拱病害的成因。采用数值计算与理论分析相结合的方法,计算分析了高速列车荷载作用下围岩膨胀压力、基底脱空和仰拱填充离缝三种病害成因对于仰拱结构动力响应的影响,并以动力响应分析结果与疲劳分析理论为基础,估算出隧道仰拱的疲劳寿命。主要结论如下:（1）本文通过对国内外18座隧道进行调研,总结出高地应力、围岩膨胀压力、地下水和施工质量是导致隧道仰拱病害的主要原因。（2）当围岩膨胀压力达到200kPa时,仰拱结构所受最大主应力峰值为1.423MPa,已经达到混凝土轴心抗拉标准值的71%,不利于仰拱结构的受力分布,同时随着围岩膨胀压力的增加,加速度峰值和位移峰值增加明显,很大程度上影响行车的安全稳定性。（3）隧道基底单脱空的工况下,随着脱空长度的增加,隧道仰拱结构的最大主应力峰值略有增加,但加速度峰值和位移峰值变化不大。随着脱空角度的增加,隧道仰拱结构受拉加剧,加速度峰值略有增加,位移变化不明显。隧道基底双脱空的工况下,随着两空洞距离的增加,最大主应力峰值先增大后减小,并在距离1.5m时取得最大值1.463MPa,此时结构认为已经发生破坏。而加速度峰值和位移峰值受空洞距离影响不大。（4）在轨道板和仰拱填充离缝的工况下,随着离缝深度的增加,最大主应力峰值呈现先增大后减小的趋势,当离缝深度为0.1m时,最大主应力峰值达到了 1.393MPa,这是因为在离缝尺寸较小时,应力集中现象明显。随着离缝深度的增加,仰拱结构的加速度峰值和位移峰值变化幅度较小,而轨道板处的加速度峰值持续增加,当离缝深度为0.6m,轨道板上的加速度峰值达到21.94 m/s2,严重威胁行车安全。随着离缝长度的增加,对于仰拱结构的最大主应力和位移影响不大,同时仰拱加速度峰值呈现减小趋势,而轨道板处的加速度峰值持续增加则严重威胁行车安全。（5）基于数值模拟所得结果和疲劳分析理论,对仰拱结构的使用寿命进行了估算。围岩膨胀压力为100kPa和200kPa时,寿命为22年和0年。可见围岩膨胀压力对隧道仰拱结构寿命影响显著。当脱空长度为2m时,Miner理论计算出的疲劳寿命为146年,符合隧道设计使用年限。脱空长度为4m时,疲劳寿命衰减为9年,减少了 137年。当脱空角度为10°和20°时,疲劳寿命分别为79和9年。当两空洞间距为2m时,疲劳寿命为4年。可见基底空洞对隧道仰拱结构寿命影响很大。隧道仰拱寿命随离缝深度和长度的增加而增加,当离缝深度为0.2m,寿命为0年;当离缝深度为0.6m,寿命为32年。当离缝长度为0.5m,寿命为29年;当离缝深度为2m,寿命为35年,依旧不满足隧道设计使用年限。