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文章以秦东黄土铁路隧道为工程背景，以“荷载一结构”模型和蒙特卡罗有限元为基础，结合围岩相关参数的数理统计特征值，并应用统计学知识对其隧道结构稳定性进行了研究分析；通过10万次的结构计算，对其进行了假设检验．建立了隧道衬砌结构可靠性设计的计算模型，得出了大断面黄土隧道结构轴力的统计特征和分布类型．从而提出了可用于隧道衬砌结构可靠性设计的计算手段。研究结果对今后结构可靠性理论在隧道衬砌结构可靠性设计的实际应用方面有重要的理论指导意义。