为研究岩溶区地质环境因素对在役隧道衬砌结构变形的影响问题,以岩溶地区典型在役隧道为依托,在降雨条件下,考虑溶洞布置形态、直径、溶洞与隧道间距、节理面倾角等地质环境因素,通过相似物理模型试验和数值模拟,对衬砌表面应变、孔隙水压力、围岩压力和位移分别进行分析。主要结论如下:1)衬砌表面孔隙水压力主要受到节理面倾角和溶洞布置形态的影响,且节理倾角的作用强于溶洞布置形态,竖向正交溶洞布置截面孔隙水压力变化区间约为斜向布置截面的10倍,且衬砌顶部测点位置孔隙水压力变化区间约为底部测点位置的10倍。2)衬砌表面围岩压力随节理面倾角和溶洞直径的增大而减小,溶洞距离l和倾角θ之间符合l≤-0. 4θ+30时,衬砌表面有明显的受压增大趋势。3)衬砌结构变形最大的参数组合为:节理倾角在50°～55°,溶隧距离为1. 5倍隧道直径,溶洞沿顺层节理分布,溶洞直径为3/4倍隧道直径和斜向截面布置形态。研究结果可为预测在役隧道可能危险区域提供参考,对岩溶区隧道灾害的研究具有一定参考意义。