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二次衬砌脱空是高速公路隧道最常见的病害之一，对隧道长期健康运营十分不利。从隧道力学的基本概念出发，建立了荷载一结构模式的高速公路隧道衬砌背后空洞病害模型。并根据检测结果，建立了某高速公路隧道衬砌结构安全性评价分析计算模型，计算结果表明：隧道结构病害的存在，改变了衬砌结构的整体刚度和结构的受力状态，直接降低了隧道的安全性。