地震对隧道结构造成的损坏不仅会带来巨大的经济损失,还会给施工维护和后续运营带来巨大的安全风险。结构损伤识别技术可用于隧道内的无损检测,对存在损伤的隧道加以识别,就可以避免安全隐患带来的风险。因此研究地震作用下隧道衬砌的损伤演化规律,并对衬砌的损伤进行定位和评估就显得非常重要。鉴于此,本文以碧云隧道为工程依托,通过建立隧道衬砌的损伤模型,研究不同地震烈度、围岩等级、衬砌厚度和地震波类型下隧道衬砌的损伤演化规律,并使用小波包分析理论实现对隧道衬砌的损伤识别。研究成果具有一定的理论价值和实际工程意义。主要研究内容及成果如下:1、分析多种工况下衬砌的加速度和位移反应。结果表明:加速度响应峰值与原始地震波相比存在一定的滞后,隧道对地震波具有一定的放大作用,围岩等级提高会减弱地震波的滞后性。衬砌结构的加速度和位移反应规律都表现为从拱顶到仰拱逐渐减小。2、分析多种工况下地震对隧道衬砌的损伤演化规律,并联合安全系数和损伤参数判断当前衬砌结构所处的状态,对衬砌结构作出相应预警。结果表明:衬砌的拱脚、拱肩和拱腰先后出现损伤,损伤逐渐向周围扩展,呈环向发展趋势。隧道衬砌的受压损伤远小于受拉损伤。提高围岩等级和衬砌厚度会使损伤出现的时间推迟,发展速度减缓且损伤区域减小。隧道非线性地震损伤反应具有波形敏感性,在不同地震波作用下隧道衬砌的损伤程度和损伤出现的时间存在差异。拱脚是衬砌的薄弱位置,拱肩次之。在烈度较高的地震波作用下,拱腰损伤更严重。建议在抗震设计中对这些薄弱位置重点关注。3、基于小波包分析理论,使用Matlab对隧道衬砌损伤和未损伤两种状态下的加速度响应进行小波包分解,并结合小波包频带能量谱构建的损伤指标对衬砌进行损伤识别。结果表明:利用损伤指标可以识别衬砌损伤位置,并能根据损伤指标值的突变情况大致判断损伤程度。损伤识别结果受小波包基函数的影响较小,但是随着分解层数的提高,损伤识别结果更加明显。使用损伤指标识别结果与数值模拟中隧道衬砌的损伤分布相对比,验证了小波包分析用于检测隧道损伤的可行性,且可以识别损伤的位置和严重程度,对隧道损伤检测提供了一种参考。