在隧道结构的建设和使用阶段,由于受到各种因素的影响,使其在服役阶段内出现了一系列病害问题。特别是水下隧道,由于其赋存环境的特殊性,隧道所面临的结构劣化损伤现象更为严重。这些隧道病害的出现,不仅影响了隧道的实用功能,而且降低了隧道结构在使用过程中的安全性,带来了一定的运营风险。为了保障隧道在施工期和运营期的安全,需要了解隧道结构的健康状态,及时地对隧道结构的安全性进行评价。因此,开展关于水下公路隧道结构健康监测及安全评价系统的研究,实时地评价隧道结构的安全状况很有必要。鉴于此,本论文以鲁家峙水下公路隧道为依托工程,围绕水下公路隧道主体结构健康监测及安全性评价问题,综合运用文献调研、数值模拟和理论分析等研究手段,取了如下的研究成果:1、依托鲁家峙水下公路隧道工程,对影响隧道主体结构健康状态的各类致险因子进行了识别,并将这些影响因素划分为孕险环境、结构体缺陷和荷载作用三大类型。通过对各类致险因子的成因和其对隧道结构影响的研究和分析,选取了相应的健康监测指标,建立了基于隧道结构健康状态的影响因素集合,为后续隧道结构安全性评价的研究奠定了基础。2、通过对山岭段隧道开挖过程的模拟,获得了隧道结构的受力状态和在施工过程中的位移变化,对隧道结构在施工期所处的健康状态和安全性做出了初步评价。结合工程实际,分析了支护时机和形变压力在施工过程中对隧道结构安全性的影响,以保证施工的安全。基于非线性接触原理的非连续接触模型,对盾构段隧道管片结构在长期水土压力作用下的劣化过程进行了模拟,建立了以管片纵向接缝张开量为评价内容的隧道结构安全性评价准则,对盾构段典型位置处管片结构的健康状态进行了初步的安全性评判。建立了钢筋混凝土粘结滑移的力学分析模型,对山岭段隧道衬砌结构在长期水土压力作用下的破坏过程进行了模拟,提出了以截面弯矩和轴力为评价内容的隧道结构安全性评价准则,对山岭段典型位置处隧道主体结构的健康状态进行了初步的安全性评判。3、通过带缺陷的隧道结构力学模型,基于结构受力和变形的分析对比,结合文献调研,确定了不同缺陷程度和缺陷位置对隧道结构的影响,建立了在缺陷状态下的安全性评价准则。4、建立了基于模糊综合评判方法的隧道结构安全性评价系统,将隧道结构所处的健康状态划分为四个等级,针对山岭段隧道,采用层次分析法对各影响因素的权重值进行了计算,确定了指标层各因素的隶属函数。选取适当的工程实例,对隧道结构的安全性进行了评价,结果显示:隧道结构安全性最终的评定结果Ⅲ级,结构处于潜在不安全状态。