随着国民经济的快速稳定发展,对交通运输的需求量和等级要求越来越高,高速铁路、高速公路的大量修建,隧道数量也越来越多。但是由于设计、施工、地质、水文调查、监理、验收等各方面的原因。导致既有运营铁路隧道就出现衬砌结构变形、开裂、错台、渗漏水、腐蚀等病害,大大降低了线路的级别,并威胁到安全运营,情况严重的使隧道失去使用价值。因此,对既有隧道衬砌病害的评估与维修方法的决策显得尤为重要。本文主要从下面几方面进行研究：1)铁路隧道建在地下岩土介质中,属于半隐蔽工程,其衬砌病害状况受外界的隐蔽因素影响较大,具体病害情况难以确定。本文根据铁路维护人员对隧道衬砌病害现象的调查,利用改进的模糊层次分析法进行定权,其相对传统的层次分析法优点在于解决了判断矩阵的一致性问题,又考虑到了人对复杂事物判断的模糊性,使权重更符合实际。并对模糊综合算法改进,其避免了模糊综合评判法忽视单个病害的缺点,使评价结果更加合符实际需要。从而建立一种适合铁路维护人员的既有铁路隧道衬砌健康评价模型,找出其主要病害及各种病害的影响程度。2)结合铁路隧道衬砌健康评价模型评估的结果,采用有限元软件ANSYS对其进行验证分析,增加评估结果的可靠性,同时也验证评价模型的实用性。3)既有铁路隧道衬砌裂损维修方案的合理选择,受到投资成本、自然环境和施工难易程度等因素的影响。针对这些因素,本文利用可辨识矩阵启发式约简算法、专家评判法和多层次灰色综合评判法综合建立既有铁路隧道衬砌维修方案决策模型。该模型采用可辨识矩阵启发式约简算法对指标层进行客观定权,采用专家评判法对子目标进行主观定权,保证了权重求取的科学性。同时,该模型采用灰色理论中的多层次灰色综合评价法对既有铁路隧道衬砌维修方案进行综合决策,从而解决了“小样本”或“贫信息”方案难以评价的问题,保证了决策结果的可靠性4)将研究结果应用于××隧道,验证了既有铁路隧道衬砌健康评价模型与既有铁路隧道衬砌维修方案决策模型得可靠性和实用性。