目前,我国隧道运营总里程已居世界首位,但受限于施工及管理水平,有相当比例运营隧道存在衬砌背后空洞、衬砌厚度不足、渗漏水以及衬砌开裂等质量缺陷及病害,降低了隧道衬砌结构的服役寿命甚至危及运营安全。论文结合云南山区公路隧道病损问题突出的工程现实,采用数理统计、理论分析和数值模拟相结合的方法,对公路隧道衬砌典型病损特征、既有病损对衬砌安全性能的影响以及隧道衬砌服役评价方法三个方面开展研究,主要研究内容及结论如下:(1)基于云南省内100多个国省干线公路隧道检测数据资料,采用数理统计方法,完成了衬砌裂缝、衬砌背后空洞、衬砌厚度不足和渗漏水四个方面的统计分析,得到了各典型病害的主要存在形式、存在部位及其分布规律,指出施工因素是云南山区公路隧道病损突出的主要成因。(2)采用荷载-结构法,建立了衬砌裂缝、衬砌背后空洞和衬砌厚度不足的计算模型,从构件截面和整体结构安全性能两个方面,分析了各典型病害对衬砌结构安全性能的影响规律。计算结果表明:拱顶开裂、拱腰空洞、仰拱减薄对结构安全性的影响最大;各病害类型的影响大小,依次为衬砌裂缝、衬砌背后空洞和衬砌厚度不足。(3)采用层次分析法,构建了适于云南地区公路隧道衬砌结构服役状况评价的指标体系,采用改进EW-AHP组合赋权方法确定各层指标的权重。基于云模型理论建立了各层指标云模型,并构建了衬砌服役状况云模型评价方法。并结合某公路隧道实例,验证了公路隧道衬砌服役状况云模型评价方法的可行性,得出云模型评价方法能更直观、更合理地描述衬砌服役状况。