隧道在长期的使用过程中，由于不同因素的作用，衬砌结构将产生各种病害，导致衬砌结构实际承载能力下降，降低了隧道使用的可靠性。 本文采用现场试验和数值模拟分析相结合的方法，对高速公路隧道在施工期间及运营期间长期阶段支护结构的安全性、可靠性进行了分析。 通过在隧道中埋设各种试验仪器，对隧道在建设期间的围岩状态和衬砌结构受力状态进行监测和分析，并在分析量测数据的基础上得出了隧道在建设期间的安全系数。 论文模拟分析了二次衬砌结构在不同围岩、不同埋深和不同有效厚度条件下的受力状态，得出了二次衬砌结构在这些条件下的可靠指标。 论文模拟分析了二次衬砌结构在拱顶部位存在不同范围空洞时的受力状态，得出了二次衬砌结构在这些工作状态下的可靠指标。 论文模拟分析了二次衬砌结构在拱顶部位存在裂缝时的受力状态，得出了二次衬砌结构在该状态下的可靠指标。 通过模拟分析隧道衬砌结构在不同病害状态下的力学特性，提出了对隧道病害不同的治理措施。 通过现场试验和数值模拟分析，提出了二次衬砌设计厚度建议值和二次衬砌有效厚度建议临界值。