深埋隧洞工程由于其赋存环境及岩体介质的复杂性,不仅受地应力和地下水的影响显著,而且在施工开挖过程中具有强烈的扰动效应,其围岩力学特性和衬砌结构受力皆具有显著的随机性、未确知性。基于确定性分析的结构安全设计方法往往难以全面合理地反映深埋隧洞工程的复杂性;传统的可靠度计算理论则对于由围岩和支护系统构成的地下结构真实的功能函数无法从理论上给出显式表达,从而制约了可靠度计算理论在隧洞工程中的应用。进一步地,施工以及运行过程中荷载与结构抗力随时间的变化客观上影响着深埋隧洞工程的安全性。本文以滇中引水香炉山隧洞为工程依托,在以数理统计方法为核心的可靠度理论基础上,结合均匀设计方法、响应面法和有限元数值模拟方法,借助于《水工隧洞设计规范》(SL 279-2016)中衬砌结构的承载力极限状态函数,构建了围岩和衬砌结构协同承载的荷载效应响应面显式表达式,由此提出了一种深埋隧洞围岩和衬砌结构协同承载的可靠性评价方法,分析了影响联合承载特性的单因素随机变量,辨识了影响围岩和衬砌结构协同承载可靠性的主要因素,并依据围岩荷载随时间逐步释放以及混凝土强度随时间的衰减效应,分别建立了施工期和运行期内围岩隧洞-衬砌结构协同承载的时变可靠度分析方法,从而建立了一整套深埋水工隧洞的安全性评价方法,具体的研究工作及相关结论如下:1)在以数理统计为核心的可靠度理论基础上,综合均匀设计法、响应面法和有限元数值模拟方法,提出了均匀设计-响应面-有限元可靠度分析方法。并在此基础上,依据施工期围岩开挖扰动造成的围岩荷载释放效应,建立了施工期围岩-衬砌结构协同承载的时变可靠度分析方法;依据混凝土材料抗压强度随时间的衰减,建立了隧洞施工完成后运行期的时变可靠度分析方法,将以上三种方法有机结合,形成了一整套深埋水工隧洞的安全性评价方法。2)建立连续介质的水工隧洞围岩-衬砌结构协同承载的三维有限元数值计算模型,模拟钻爆法开挖中围岩开挖与衬砌施作的循环推进;分别计算并分析了埋深、二衬施作时机以及外水荷载对围岩-衬砌结构协同承载受力特性的影响;进一步地对围岩与二衬的相关参数作单一影响因素研究,辨识了各参数对围岩-衬砌结构协同承载受力特性的影响,最终确定了拟合响应面函数时所需要的随机变量。3)依托香炉山隧洞工程钻爆法开挖洞段,实现了从均匀设计-有限元-响应面可靠度分析方法到时变可靠度计算的整个流程,并分析了可靠度指标对各参数变异系数的敏感性。在时变可靠度的计算中,建立了围岩荷载释放效应下衬砌结构内最大轴应力随施工进程的时效变化规律,拟合了该时间段内时变可靠度指标与时变失效概率的函数;通过混凝土抗压强度随时间的衰减,拟合了隧洞完工后长期期限内时变可靠度指标与时变失效概率的函数。4)对香炉山隧洞钻爆法洞段不同工况组合下的围岩和衬砌结构协同承载安全性进行了分析,分别得到不同埋深、不同二次衬砌支护时机、不同外水荷载条件下的围岩和衬砌结构协同承载时变可靠度变化规律,并分析对比了各工况对香炉山深埋水工隧洞安全性的影响。