近年来,我国交通基础设施建设迅猛发展,交通需求量日益增大,与此同时我国地形错综复杂,山峦众多,因此在要求较高的公路与铁路的建设过程中,隧道因具有很多方面的优越性而被广泛采用,比如缩短运行里程、改善路线、提高经济效益。尤其在西南山区和东南丘陵地区,高等级公路的隧线比通常可达15%～30%,而高等级铁路的隧线比甚至高达25%～50%。基于我国交通基础设施中山岭隧道数量庞大、病害严重、维养经费不足的现状,如何对其进行合理有效的运营管理,已经是学术和工程界关注的焦点。根据相关规范,山岭隧道服役性能评价包括土建结构与机电设施两大部分,而土建结构中又是以衬砌结构为主,故本文重点针对山岭隧道衬砌结构,依托福建省泉州市龙门隧道项目,展开室内缩尺模型试验,并利用FLAC3D软件模拟不同空洞位置和空洞大小对衬砌结构安全性能的影响。得到主要结论如下:(1)衬砌背后空洞位置相同的情况下,随着空洞范围的增大,衬砌结构的承载能力有整体降低的趋势,但衬砌结构表现出来的变形规律、受力特点基本一致。(2)衬砌拱顶背后存在空洞时,空洞处对应围岩由于失去了围岩的被动抗力向外侧挤出,由原来了内侧受拉状态变成了内侧受压状态,正弯矩变成了负弯矩,并且随着空洞的增大弯矩变化幅度越大。右拱腰空洞产生以后,右拱腰处围岩由于失去了围岩的被动抗力向外侧挤出,弯矩明显增大,并且随着空洞的增大弯矩变化幅度越大。右拱脚空洞产生以后,右拱脚处围岩由于失去了围岩的被动抗力向外侧挤出,弯矩明显增大,并且随着空洞的增大弯矩变化幅度越大。(3)衬砌背后产生空洞后,围岩的应力会发生重分布的现象,会在空洞位置以及空洞附近位置发生应力集中的现象。围岩-二衬接触压力会在空洞产生以后发生改变,空洞附近位置围岩-二衬接触压力会显著增大,应重点防范。(4)衬砌背后空洞产生后,空洞位置范围对应二衬安全系数会减小,并且空洞中心部位安全系数减小更为明显。隧道围岩拱顶背后存在空洞时,紧邻空洞两侧的二衬安全系数均在减小;右拱腰背后存在空洞时,紧邻空洞上侧的二衬安全系数减小,而下侧的安全系数增大,并且隧道的右侧边墙、拱脚以及仰拱处的二衬安全系数随着空洞增大在增大,所以右拱腰存在空洞时对于该侧边墙、拱脚以及仰拱的安全性是有利的;隧道围岩右拱脚背后存在空洞时,空洞位置以及右拱腰位置二衬的安全系数在减小,其余位置安全系数变化不大。