本文采用文献查阅、数理统计、归纳总结、数值分析等方法对曲中墙连拱隧道衬砌背后空洞存在条件下衬砌结构力学特性进行了系统研究。首先,对曲中墙连拱隧道衬砌病害分布特征进行了统计分析,基于此,建立三维有限元模型对空洞存在条件下隧道结构力学特性进行了分析,并采用扩展有限元方法就空洞影响下连拱隧道衬砌结构裂损规律进行了研究,主要结论如下:（1）统计分析了曲中墙连拱隧道衬砌裂缝、渗漏水,及衬砌背后空洞等病害分布特征,得出了曲中墙连拱隧道衬砌病害的一般规律:裂缝主要分布于拱部,裂缝形式主要以环向、纵向裂缝为主,而裂缝宽度主要分布在0～0.2mm;曲中墙连拱隧道渗漏水以局部湿浸为主,渗漏水面积主要集中在0～1m2;衬砌背后空洞主要分布于拱部,空洞纵向长度平均值为7.6m,空洞竖向高度的平均值为37.8cm。（2）依托某曲中墙连拱隧道工程,建立三维有限元模型对曲中墙连拱隧道衬砌背后空洞条件下衬砌结构力学特性进行了分析,研究表明:拱部衬砌背后空洞的存在,改变了结构内力分布特征,进而恶化了衬砌受力性能,降低了隧道结构整体承载能力;空洞环向范围增大,导致衬砌结构偏心距不断增大,结构受力性能恶化,在拉应力作用下衬砌结构极易开裂;空洞纵向长度的增大对同侧隧道衬砌结构轴力、弯矩分布影响较大,但当空洞长度大于12m时,衬砌结构安全系数变化不大;连拱隧道拱部衬砌空洞仅对同侧隧道衬砌变形规律及内力分布特征影响较大,基本不影响另一侧隧道衬砌安全性。（3）采用扩展有限元方法对曲中墙连拱隧道空洞条件下结构裂损规律进行分析,分析得到:曲中墙连拱隧道单侧隧道拱顶存在空洞时,随着空洞范围增大在远离中隔墙一侧衬砌结构先开裂,拱部衬砌结构的起裂荷载及扩展深度随空洞环向范围增大分别减小及增大;当隧道左、右线同时存在空洞时,拱顶外侧裂缝的变形规律较单空洞情形下复杂,当两侧空洞环向范围不同时,空洞较大一侧拱部衬砌起裂荷载小于空洞较小侧,且裂缝扩展深度大于较小侧;随着荷载增大,空洞较大侧拱部衬砌内侧靠近中隔墙一侧的裂缝扩展速率急剧增大,结构承载能力急剧降低。