我国高速铁路隧道发展迅速,大量隧道已经建成并投入使用,由于地质复杂、施工质量不高等问题,隧道中存在一定的质量缺陷。本文依托铜玉铁路实际工程,针对该线出现的拱顶部位存在空洞的情况,使用数值分析方法,分析了拱顶不同程度脱空时静力条件下隧道衬砌内力分布情况和列车荷载作用下衬砌的动力响应规律,并根据计算结果判断隧道衬砌安全性,最后根据数值计算结果预测含空洞缺陷隧道的长期运营寿命,分析了拱顶脱空时衬砌的破坏机理,给出了现场典型空洞缺陷的治理方案。主要研究成果如下:（1）经过对铜玉铁路22座隧道的统计,发现空洞（响）、拱部和边墙的不密实分别占缺陷总数的2.88%、3.77%,空洞和不密实缺陷出现的主要位置为拱顶。空洞缺陷的数量虽然占总缺陷比例较低,但危害较大,空洞造成危害不是单一的,而是相互影响的,主要表现为破坏衬砌-围岩支护形式,导致衬砌的开裂、剥落,诱发其他衬砌损害。（2）衬砌拱顶出现脱空改变了衬砌的受力状态,拱顶部位由无脱空时内侧受拉转变为外侧受拉,而且拉应力值较大,同时脱空部位衬砌向外挤出,不利于结构安全。空洞脱空角度变化显著影响衬砌结构安全;脱空长度变化时,处于不利的状态的截面会增多,影响结构的安全;脱空高度与脱空角度和脱空长度相比,对衬砌应力的影响较小。（3）列车激振力使隧道衬砌产生振动,衬砌振动响应的强度随着与振源的距离增加而减小,拱肩以下部位的动力响应较为明显;拱顶存在一定脱空时,不同车速条件下,拱顶位移、速度、加速度、动应力较无脱空时均有不同程度的增大,但增量不大;不同脱空角度对衬砌拱顶的动力响应影响较为显著,在脱空角度大于30°时,速度、加速度、动应力的增长幅度显著增大。当脱空角度为50°时,拱顶位移为0.385mm、速度为4.39mm/s,接近振动安全的容许值,需引起重视;不同脱空高度对衬砌拱顶的动力响应影响较小。（4）拱顶存在环向脱空30°时的脱空时,当列车行车速度为300km/h时,按日开行20对列车进行计算,衬砌拱顶的疲劳寿命不能满足100年的设计要求,为了提高高速铁路的运营寿命,应加强隧道监测和提高整治效果。衬砌背后空洞的出现并没有直接破坏衬砌,而是通过改变围岩和衬砌的接触状态,导致围岩变形、脱落,衬砌局部变形增大、应力集中,造成衬砌的裂损。在治理时应根据衬砌破坏机理和破坏形式,根据现场实际情况进行整治。