二十一世纪以来,我国的公路隧道的数量与总里程的增长速度呈现越来越快的趋势。然而,由于隧道所处的复杂地质条件与运营时间的不断累积,部分运营中的公路隧道结构存在不同类型、不同发展程度的病害。病害的不断发展不仅会影响隧道的结构安全性,还会影响隧道的正常行车,甚至引发交通事故。因此,需要对公路隧道的结构进行定期检测,评价不同区段的健康等级,并针对病害的严重情况给出相应的整治措施。目前对于公路隧道结构健康状况的评价多为先分项打分再按照专家经验进行等级评定,该方法存在较大的主观性,且对于部分长隧道与特长隧道而言评价速度慢、评价工作量大。通过广泛调研国内外相关的研究成果、对实际工程病害信息进行统计分析、建模与数值计算,结合改进的聚类算法与多级模糊综合评价方法实现了对公路隧道的快速评价与病害的具体等级评估,主要研究内容分为以下几个方面:运营公路隧道结构健康状况评价体系与分级标准的确定。首先在广泛的文献调研的基础上,针对目前空洞指标选取不明确这一问题,通过建模分析确定了隧道衬砌背后空洞的二级评价标准。其次根据规范中对各个病害指标的分级区间与模型的分析结果,确定了二级病害指标的分级标准。最后结合国内外的隧道结构安全状况分级标准,将公路隧道的结构健康状况分为四个级别。基于隶属度函数的多级模糊综合评价方法的确定。考虑到隧道健康状况影响因素的复杂性与病害指标的发展性、不确定性,采用正态分布的隶属度函数,确定了各个二级指标的隶属度函数形态。运用熵权法与乘积标度法,得到了指标间的组合权重,进而构建了多级模糊评价方法。将该方法运用于七道梁隧道第67区段至第76区段的健康状况评价,得出区段70为Ⅲ级,区段67与69为Ⅰ级,其余区段为Ⅱ级,该结果与实际状况相同,验证了评价方法的有效性。基于FWCM算法的公路隧道结构健康状况的快速等级划分方法。首先将权重系数引入到FCM算法,并对算法的进行了重新推导与编程。其次通过鸢尾花数据集得出FWCM用于分类问题具有更好的稳定性与准确性。最后利用幂指数的取大运算方法对回龙山左线隧道病害进行处理,将聚类分析结果与多级模糊综合评价方法得到的结果对比,发现FWCM方法能将病害严重区段与健康区段准确分类,聚类精度ACC指标达到了0.93。FWCM算法与多级模糊综合评价算法能够实现对隧道结构健康状况的快速分类与具体病害等级的等级评价,具有较高的可靠性与应用价值。