随着我国城市人口和建筑密集度不断提高,城市地下轨道交通进入了一个前所未有的发展阶段,盾构隧道以安全、可靠、劳动强度低和环境影响小等特点成为城市地铁隧道建设中首选结构形式。上海地铁运营的监测数据表明,由于隧道临近范围内各种长短期荷载共同作用,软土盾构隧道出现不同程度的纵向结构变形(包括纵向沉降和水平位移),并随着服役年限增长而增加,严重威胁着隧道的安全营运和周围环境。当前传统监测方法由于缺乏分布特点已不能满足隧道纵向结构变形监测全面性、高精度和长期稳定性要求,因此本文通过引入高精度的分布式光纤传感技术力图实现盾构隧道纵向沉降和水平位移的监测。基于盾构隧道结构和变形特点,本文从分布式光纤传感器长短期性能、应变分布到变形分布算法两方面研究入手,考察传感器在盾构隧道监测中的适用性,并把基于应变分布的单向变形算法扩展至双向变形算法,建立了盾构隧道纵向沉降和水平位移同时监测方法,并通过盾构隧道试验模型给予验证。本文的研究内容和创新点如下：1) 本文从精确度和长期稳定性两方面考量长标距分布式光纤光栅传感器技术在盾构隧道纵向结构变形监测中的适用性,通过恒温下往复拉伸试验和环境试验来验证该传感器的短期和长期性能。试验结果分析表明,长标距光纤光栅传感器在加工质量较好情况下精度能够达到5με,在各种环境浸渍下其线性度、应变灵敏度和重复测量都保持稳定。2) 本文在基于应变分布单向变形算法基础上,推导了基于双向曲率分离竖向沉降和水平位移同时监测的算法,并用有限元模拟来初步验证上述方法的正确性和可行性,同时对其进行误差分析比较。3) 为了验证2)中提出监测算法实际应用可行性,采用钢管模拟盾构隧道并布设长标距光纤光栅传感器检验算法变形监测精度。设定的变形方式有竖向变形和水平变形两种单向变形,以及竖向变形和水平变形同时存在的复合变形。试验结果分析表明,在单向变形下,竖向沉降监测误差在5%以内,对于水平位移监测误差控制在15%以内；复合变形下监测最大误差基本控制在15%以内。因此可以认为,基于分布式光纤光栅传感器技术的盾构隧道纵向结构变形具有较好监测精度,可以应用于实际盾构隧道纵向结构变形监测中。