衬砌裂损是隧道常见的病害,一旦衬砌发生裂损将极大的影响隧道的整体稳定性,从而影响隧道的运营安全。目前国内外学者对病害进行了大量研究,针对不同病害提出许多成熟的技术如套拱加固、锚杆加固、锚喷加固等,但是不少加固措施存在许多客观条件无法施展,如净空不足、工序复杂等。板式构件加固充分利用衬砌的自承载能力,在混凝土表面加固钢板等高强材料,与既有混凝土形成组合结构共同受力,改善衬砌的受力状态,其具有安装时间短,可以预制等特点,能够快速对隧道进行修补。但目前对板式构件进行桥梁加固研究较为深入,在隧道加固其研究较少,受力尚不明确。本文利用模型试验以及数值模拟对隧道修补的组合结构的受力特性进行了研究,研究了衬砌裂缝以及衬砌不同程度损伤下组合结构的受力特性。本文主要研究成果如下:(1)拱顶损伤30%、50%、70%时,其安全性相较于完好状态降低了 43.2%、51.3%、59.4%。衬砌出现裂缝时其安全性降低了 64.8%。所以衬砌裂损,将使得其承载能力降低,并且破坏形态发生变化。(2)板式构件修补拱顶损伤之后,板式构件能够分担部分轴力,减小衬砌所受轴力使得安全性提高了 19.0%、22.2%、26.6%。修补裂缝之后,衬砌弯矩减小35.1%,约束裂缝发展,使得其安全性提高了 46.2%。(3)板式构件加固裂损衬砌时之后,衬砌结构和板式构件分别承担了组合结构60%～80%、40%～20%的内力,板式构件的主要作用是改善衬砌的受力状态,而衬砌是受力主体。(4)板式构件过强时使组合结构安全系数富余量过大,衬砌会因其他部位超过极限承载能力而破坏,造成材料的浪费和施工难度的增加,应根据裂损程度制定合适的板式构件刚度。