隧道是交通工程中重要的组成部分，由于地质、设计、施工以及运营管理等原因，常常出现一系列的病害，其中最常见的是隧道衬砌裂缝，严重影响了隧道的交通安全运营，因此对隧道的衬砌裂缝产生机理与处治技术进行相关研究是非常重要。 本文依托八一、向阳隧道的病害治理工程，通过对其衬砌裂缝的现场调查、统计与分析，得出隧道衬砌裂缝的分布规律及发展过程，并分析了衬砌产生裂缝的原因；运用大型有限元软件ANSYS分别采用传统矿山法和新奥法对隧道进行了数值模拟开挖，以分析隧道衬砌结构受力状态，从而探寻衬砌容易受力开裂部位进而评价结构设计合理性；基于广义开尔文流变模型对八一、向阳隧道围岩进行蠕变数值模拟，以研究围岩在长期蠕变下的变形及应力变化规律，进而分析衬砌受力规律，为衬砌开裂提供理论依据。 并运用ANSYS对隧道衬砌裂缝进行数值模拟，得出隧道围岩变形及衬砌应力在裂缝影响下的变化规律，同时对不同裂缝深度的计算结果进行比较和分析，得出裂缝深度对裂缝尖端应力的影响规律。针对八一、向阳隧道衬砌裂损的特殊情况，提出了高强W钢带+锚杆组合支撑拱及套拱加固旧衬砌、注浆加固围岩、裂缝嵌补等处治方案，并对加固后的隧道进行数值模拟分析，验证了处治方案的有效性：同时引入强度折减法对高强W钢带+锚杆组合支撑及套拱处治方案进行安全性评价，验证了该处治方案的安全合理性，同时也验证了强度折减法在对隧道加固方案评价的可行性。论文研究成果对城市隧道的衬砌病害防治和处治有重要指导意义。