隧道结构抗震设防的合理实施需要建立在合理的地震易损性模型基础上。地震动和场地条件都存在很大的不确定性,在易损性分析中很难进行充分的考虑。当前的隧道地震易损性曲线多是通过选取有代表性的地震动数据和场地状况分析得到的,在预估特定隧道结构在可能发生地震下的损伤状况时精度不够。因此,有必要对隧道的地震易损性进行更细致的研究,建立具有普遍适用性的地震易损性模型。本文基于一种改进响应面方法计算出了岩石隧道在各种工况下的条件破坏概率,建立了衬砌的损伤预测模型并将其用于构建隧道衬砌的地震易损性曲线和隧道系统的地震连通易损性曲线,为隧道的可靠性评估和震后的应急救援提供了策略支持。本文主要研究内容包括以下几个方面:(1)为了减少在计算隧道条件破坏概率时所需的确定性地震响应分析次数,对现有方法进行改进,提出一种基于取样优化的改进响应面方法,通过两个数值算例验证了其计算精度和计算效率,并将其应用于衬砌损伤预测模型的构建中。(2)基于Matlab和Abaqus软件编写了衬砌-围岩参数化建模程序;通过BoxBehnken设计生成25种工况,在每种工况下使用改进响应面法求解出衬砌对应于不同破坏状态的条件破坏概率,建立了自由场最大剪应变、围岩弹性模量、隧道半径和衬砌厚度4种设计参数与破坏概率间的损伤预测模型;以特定隧道为例,通过等效线性分析计算出不同地震动强度指标下的自由场最大剪应变,代入损伤预测模型得到了地震易损性曲线。(3)在隧道衬砌易损性分析的基础上,对隧道系统的连通进行定义并给出了隧道系统地震连通易损性分析方法;以4个隧道系统为例分析了隧道系统的规模对隧道连通可靠性的影响。