城市轨道交通运营隧道病害的发展与演化迅速,给隧道结构健康造成直接威胁。为此,开展城市轨道交通运营隧道病害辨识与结构健康状态评价研究尤为必要。本文通过广泛查阅国内外文献资料、现场专项检测数据的统计分析、数值模拟以及数值计算,围绕城市轨道交通运营隧道病害特征与辨识方法、考虑衬砌背后空洞和结构裂缝的隧道结构健康劣化演变机理、隧道结构健康状态综合评价方法和隧道结构健康控制策略等几个方面的内容进行了深入研究。主要工作和研究成果如下:（1）基于对相关领域研究成果的分析和现场调查,提出了城市轨道交通运营隧道存在的主要病害类型,包括三大类,9小类。三大类即衬砌背后缺陷病害、结构表观质量病害和混凝土结构病害,每一大类中都包含3种细分病害,即9小类。依托某城市地铁多条线路共计11个区间隧道关于隧道病害的现场专项检测资料,对本文提出的城市轨道交通运营隧道9种细分病害,针对病害的尺寸、面积、位置、类型以及致害性等特征参数进行了分析,为后文中建立城市轨道交通运营隧道结构健康状态评价指标体系奠定了基础。（2）从隧道全寿命周期的角度考虑,总结了城市轨道交通运营隧道病害的影响要素主要有运营大环境干扰、隧道结构维护不及时和建设期隧道施工质量不达标,并进行了详细分析。此外,考虑隧道病害特征差异,提出了三种分别基于物理尺度、基于试验参数和基于GPR图像解译的隧道病害辨识方法,并作了详细介绍。（3）建立了隧道结构的三维实体数值模拟模型,研究特定病害对隧道结构健康劣化的影响。分析了隧道在有结构裂缝存在和衬砌背后空洞存在条件下,衬砌结构的破坏状态、Z-位移和最大主应力的变化情况。考虑结构裂缝和空洞两种特定病害的隧道有限元模型,针对病害出现在隧道衬砌结构不同部位和隧道出现不同尺寸病害的假设,总计设计16种工况作了有限元分析。通过对比分析,得出特定病害存在的位置、长度和深度等物理尺度的变化均会对隧道结构劣化产生影响。（4）提出了一套城市轨道交通运营隧道结构健康状态综合评价方法。采用四级划分,构建了以运营隧道结构健康状态评价为目的层,7种细分病害为中间因素层,14项病害属性指标为指标因素层的多层次评价指标体系。考虑评价指标间的相互影响,引入0-1变量xij构造影响关联判断矩阵,结合应用1G法得到的重要性权向量,定义了综合权向量。构造正态型分布隶属函数进行评价指标隶属度的计算。由此确立了基于多级模糊综合决策的评价计算模型。结构健康状态评价等级通过多级模糊综合决策确定。（5）上述综合评价模型成功应用于某城市地铁线路A站→B站区间隧道。评价结果显示,该区间隧道矿山区段3个检测段的结构健康状态综合评价等级分别为“I级”、“I级”、“II级”,盾构区段2个检测段的结构健康状态综合评价等级分别为“II级”、“I级”,并根据本文提出的城市轨道交通运营隧道结构劣化接受准则给出了应对之策。