近年来,我国公路隧道的建设规模与日俱增。与此同时,调查发现,相当比例的隧道存在不同程度的病害问题。隧道病害的存在威胁着行车安全、影响了交通质量,并使隧道维护周期及使用寿命缩短。因此,对运营公路隧道进行结构安全性分析及病害整治技术研究显得尤为重要。有鉴于此,本文依托浙江宁波桑洲岭隧道,综合运用理论分析、数值模拟和现场检测等多种研究手段,针对公路隧道结构病害的具体特征进行了较为深入系统的研究,主要工作及研究成果总结如下：(1)系统归纳总结了运营公路隧道病害的主要成因,并以现场隧道检测资料为参考,对运营公路隧道病害进行直观的分类。在大量的图片和相关的文字描述中,展示了在前述病因的作用下,各种公路隧道病害的具体形式。(2)从隧道力学的基本概念出发,建立了基于荷载-结构法的运营公路隧道衬砌厚度不足缺陷模型,运用数值模拟,分析了衬砌厚度不足缺陷位置、程度和宽度发生变化时,衬砌结构的内力和安全系数的变化规律。(3)基于荷载-结构法,建立了隧道衬砌背后空洞缺陷模型,运用数值模拟,分析了衬砌背后空洞缺陷位置、侧压力系数和范围情况发生变化时,衬砌结构的内力和安全系数的变化规律。(4)基于前述分析,结合桑洲岭隧道病害的现场检测和评定,并综合考虑经济技术因素,本文提出了相应的病害整治措施和施工工艺,所提整治措施,即将应用于桑洲岭隧道维修加固工程,也可为类似的隧道维修加固工程提供参考和借鉴。