随着我国高速公路建设里程的日益增加，高速公路隧道建设取得了长足的发展。然而，由于各种因素的影响，很多公路隧道衬砌背后的围岩产生各种各样的缺陷，导致隧道建成后，出现各种各样不同程度的病害，这给公路运输带来了安全隐患。其中公路隧道衬砌背后空洞病害是较为常见的病害之一，严重威胁隧道内行车的安全、影响交通运营。隧道衬砌背后空洞处治不及时会对衬砌结构造成进一步损坏，甚至使隧道破坏加速，缩短公路隧道的维护周期和使用寿命，导致未达到隧道结构设计基准期而急需大修，既浪费了大量资金，又影响隧道的正常使用，并造成不良的社会影响。故本文依托分界梁隧道为背景，对衬砌背后空洞对隧道结构的影响进行了理论研究与分析。本文主要进行了以下工作：①对目前隧道衬砌空洞病害研究背景，衬砌背后空洞病害的发展及研究现状进了总结并归类。②对衬砌背后空洞引起的偏压与坡面移动、地层下沉、松弛地压，结构承载力不足等病害做了详细的阐述；从设计、施工、运营的角度分析了隧道产生衬砌背后空洞的原因。③本文以分界梁隧道为依托工程，采用数值模拟的方法重点研究了衬砌背后空洞的隧道结构的力学性态；计算了结构存在空洞时的衬砌安全系数，进而综合评价隧道结构的整体稳定性。④本文采用半圆形来模拟空洞形态，针对固定埋深情况下，以空洞尺寸、空洞位置两个变量组合分析空洞对围岩及衬砌结构的安全性影响。针对埋深变化时，以不同埋深、不同位置两个变量组合分析空洞对围岩结构及衬砌结构的安全性影响。