中国是世界隧道工程发展最快的国家,中国已修建投入运营的隧道和正在建设即将投入运营的隧道数量还在不断的增加。随着隧道服役时间的增长,在内外各种因素的作用下,已有大量的隧道因严重病害而进入大修以及很多隧道都是带着病害运营,如衬砌开裂、破损、剥落、渗漏水、翻浆冒泥等,严重影响衬砌结构的使用寿命和行车安全。在隧道病害形成的诸多诱导因素中,衬砌背后空洞是隧道结构病害的主要成因之一,为确保隧道在空洞病害下的结构安全和长久使用,系统研究衬砌背后空洞对衬砌的受力、变形和安全性影响并及时提出行之有效的处治措施是很有必要的。本文首先从衬砌背后空洞的成因出发,分析了衬砌背后空洞病害的特点(多样性、不明确性和发展性),并展开了以衬砌别后空洞的形成机理和衬砌背后空洞对衬砌结构的危害为主要研究内容,重点研究了一下几方面的内容:1、施工中空洞出现的原因;2、设计因素形成的空洞;3、隧道运营期间形成的空洞;4、空洞形成后对隧道结构的病害形式和病害种类。在具体分析衬砌背后空洞对衬砌结构的受力和变形以及安全性的影响中,采用大型有限元分析软件ANSYS建立空洞的有限元分析模型,并着重考虑以下的情况:1、不同位置的空洞(拱顶、拱腰和仰拱);2、不同的围岩级别和不同的衬砌厚度;3、不同大小的空洞;4、单空洞形式以及空洞群。衬砌背后空洞改变了衬砌结构的受力状态,改变了周围围岩压力的分布形态,使衬砌结构向着受力不利的方向发展。随着运营时间的增长,空洞将导致衬砌开裂、渗漏水、偏压等其他二次病害。采取相应的行之有效的预防处治措施是非常有必要。因此本文提出了初支背后空洞和二衬背后空洞的预防措施,并对空洞病害建立了风险分级系统,对不同的空洞提出不同的治理措施。因此,本文对隧道工程衬砌背后的空洞预防处治具有很大的借鉴作用。