隧道火灾不仅造成人员伤亡,还严重破坏衬砌,及时对衬砌结构的损伤状况做出合理的判断,具有十分重要的工程现实意义.首先,基于可拓学的物元理论、可拓集合论和关联函数,构建隧道火灾后衬砌损伤等级评价的经典物元和节域物元,建立了损伤衬砌的物元模型.其次,应用简单关联函数确定权重,避免了实际工作中主观因素的影响.最后利用建立的物元模型,选取残余抗压强度系数、衬砌截面的烧伤率、衬砌截面的完好率作为衬砌损伤评价的因子,对8个典型工况下的损伤衬砌进行了可拓性综合评价,得到了各工况下的衬砌损伤等级及损伤等级的变量特征值,从变量特征值中可以看出偏向另一类的程度.与其它评价方法的评价结果对比表明:该方法能较真实地反映实际衬砌损伤的等级,证明可拓学理论应用于火灾荷载作用下的衬砌损伤评价的有效性和可行性.