在岩土工程尤其是深基坑工程中实施监测，已成为工程建设和管理部门的强制性要求。监测数据作为在工程施工建设过程中反映各方面真实情况的数据资料，具有重要的工程、科研及经济意义。因此，采用不同的理论方法对工程监测数据进行研究分析，已逐步成为岩土工程领域重要的研究课题之一。本文以武汉地区某地铁车站深基坑各类监测数据为研究对象，引入混沌理论的分析方法，运用matlab7.1工具编制相应计算程序，进行监测数据分析与变形预测。首先运用C-C方法计算了深层土体最大水平位移、基坑两侧建筑物沉降、支撑轴力等主要监测项目监测数据的时间延迟和嵌入维数；然后运用小数据量方法计算了它们的最大Lyapunov指数和关联维数。并且分析了各个测点的混沌特征量的数学含义，同时定性分析了深基坑工程在开挖过程中的混沌表现；最后建立了一阶加权局域法预测模型与基于最大Lyapunov指数预测模型对各测点数据序列进行预测计算。通过对以上内容的分析研究，本文得到的主要研究结论有：支撑轴力监测数据的时间延迟和嵌入维数较之深层土体水平位移、建筑沉降要大，这说明支撑轴力在基坑施工过程中变化情况要更为复杂、更为敏感；各测点监测数据时间序列关联维都为非整数，说明都表现出混沌运动。大部分测点的最大Lyapunov指数1>0，表明这些测点具有混沌特性。同时发现平均周期的大小对最大Lyapunov指数有较大影响；加权一阶局域法预测模型在各个测点时间序列中表现良好，其建筑物沉降预测值的相对误差在2%以内，Lyapunov指数预测法在预测过程中表现出不稳定性；从各测点两种预测方法的预测精度可以看出，在基坑工程监测预测中，一阶加权局域预测法预测效果要优于基于最大Lyapunov指数预测法。