随着国家城市化进程的不断加快,地下轨道交通作为一种能极大缓解城市人口流动压力且几乎不会对地面交通产生影响的公共基础设施,已成为国家的重点建设工程。然而,随着承载地下交通的盾构隧道服役时间的增加及岩土层压力、地质环境、第三方施工等因素的影响,隧道结构将会出现各种病害问题,这存在极大的安全隐患,亟需对隧道结构实时监测。目前,隧道结构监测设备主要采用激光扫描仪、静力水准仪、全站仪和基于视觉的系统,它们具有操作不便、体积大、响应速度慢等不足,无法满足现代化隧道监测的需求。与传统监测仪器相比,光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、精度高、易组网、尺寸小、可实时在线监测等多重优势,成为新一代隧道结构健康监测的首选方案。本文针对盾构隧道的监测需求及其结构特点,采用了准分布式光纤布拉格光栅传感技术,重点研究了其封装方式与布设方案,提出了基于微弯板换能结构的光纤光栅传感装置,并通过室内试验模型验证了其在隧道收敛监测中的可行性,最后探索了光纤光栅传感装置在工程中的应用。论文的主要内容包括:（1）提出基于准分布式光纤光栅传感的隧道收敛监测方案,以满足大尺度、实时在线、安全可靠、智能辨识的隧道监测需求。使用ANSYS有限元仿真软件建立了盾构隧道模型及传感装置并模拟隧道收敛的实际过程,仿真得当隧道收敛2 mm-150 mm时,传感装置所受应变约为20με-2534με,在光栅的承受范围内,从理论方面验证了方案的可行性。（2）开展基于准分布式光纤光栅传感的隧道收敛监测方案的实验研究。采用相位掩模法制备了光纤光栅;研制了铜基片式光栅传感器,并将其嵌入1 cm厚的ABS板中,组成传感装置;设计了6:1隧道等比例模型,进行隧道收敛等效实验,测得位于模型腰部及与腰部夹角为30°和45°位置处的传感装置的灵敏度分别为8.28 pm/mm、4.42 pm/mm和0.78 pm/mm,此结果为工程中传感器的布设位置提供参考;光纤测得模型收敛量与实际模型收敛量基本吻合,最大误差为7.91%,从实验方面证实了方案的可行性。（3）开发了隧道收敛监测系统,探索其实际的工程应用。通过波分复用（WDM）和空分复用（SDM）相结合的方式进行组网,至多可实现320个传感器的复用;设计了基于铝块的温补型隧道收敛传感器,温度光栅与应变光栅串联并固定为弯曲形态以消除应力影响,实验测得6组传感器的应变光栅平均温度灵敏度约为31.12 pm/℃,标准差为1.41;温度光栅平均温度灵敏度约为10.54 pm/℃,标准差为1.43,一致性较好,且温度光栅可有效地对温度进行补偿;采用LABVIEW软件开发了基于波长解调的隧道收敛监测系统界面,建立了隧道可视化模型,通过对采集到的波长数据的处理实现了隧道结构信息的实时显示。