隧道结构由于其在克服地形障碍、缩短里程、改善线形等方面的特点,对疏导交通减少用地等方面具有显著优势。近年来,特长和长大隧道及隧道群不断涌现,由此可见隧道工程已经成为交通运输线路里不可缺少的部分,对交通有着重要的促进作用。大量已有的研究和工程实践表明,由于人为因素的干扰,以及地质条件等自然因素与隧道施工的相互影响,隧道在建成后的运营期间常会伴随各种不同形式和严重程度不一的病害及缺陷。本文以某一运煤专线铁路隧道为工程依托,依据隧道结构的病害检测结果,采用软件建模分析以及可靠度理论对隧道结构性能进行分析,所做的主要工作及研究结果如下:(1)该运煤专线检测表明:隧道病害为部分断面基底厚度不足。对病害检测结果数据进行整理分析,为后续结构稳定性分析提供依据。(2)基于规范对病害隧道Ⅳ级、Ⅴ级围岩进行建模分析,采用荷载结构法对8个危险截面分析,计算病害部位安全系数。结果表明:Ⅳa、Ⅳb、Ⅴa型衬砌部分断面安全系数小于规范要求3.6,不满足规范要求,需对危险截面位置进行加固。(3)将可靠性理论应用于病害隧道的稳定性分析,综合考虑计算过程中的各种不确定性和随机因素,利用概率可靠度模型对隧道二衬结构可靠度指标进行计算。将可靠度指标β与安全系数K作对比,二者的变化趋势在总体上基本相同,隧道二次衬砌的受力特征可以较为合理的通过可靠度指标和安全系数得到反映,由于在可靠度指标β的计算过程中,考虑到了影响结构稳定性参数的概率分布特征等不确定性,因此可靠度指标的计算结果相比与安全系数能较为真实的反映结构的安全状态。(4)在已知目标可靠指标的情况下,将逆可靠度理论用于病害隧道结构稳定性计算是可行的,可避免繁琐的调试。逆可靠度计算方法能够较快且简单地计算出所需的设计参数值,在病害结构整治方面具有很好的理论价值。