监控量测在隧道施工中的主要作用是用来判断围岩的稳固性,它的机理是首先对围岩当前的变形参数进行准确的计算,然后按照数学中的限制性法则来进一步预测支护部分在二次衬砌之前有无较大变形的可能,以此分析支护可靠性和安排二衬施工时间。各种隧道施工方法中的新奥施工法一直是隧道施工的指导性方法,按照新奥法施工的技术规范和标准,监控量测分为必测项目和选测项目两大类,其中必测内容为：洞体及外表岩石的观察,内测挤压形变,拱顶下沉形变以及洞口处和软基带的形变,后两点的观测值是判定隧道围岩安全以及稳定性最重要的指标之一,也为支护和二衬提供了理论上的依据,拱顶下沉量是预测围岩形变最直接的依据,故而近年来对隧道围岩变形的热点研究大多是围绕拱顶下沉而展开的。本文首先对外业监测技术进行了细致的研究,发现经过几十年的发展,隧道监控量测技术在外业观测方面有了较大的发展,观测的方法也多样化,观测仪器和设备的精度也在不断提高,随着观测仪器和设备的精度的不断提高,观测的方法也呈现多样化,但是由于隧道自身内部工作环境的复杂性和干扰因素的存在,一些粗差不可避免的出现在观测数据中,这对原始数据的预处理提出了更高的要求,也为后期的模型预测设置了障碍；本文结合施工经验,对影响拱顶下沉的因素进行了大胆设想,并用灰色理论的方法进行了验证；为达到方便计算的目的,改进了多变量的kalman模型计算方法。本文的主要研究内容和成果有：1.结合“成渝客运专线梨儿园隧道工程”具体实例,详细的介绍了监控量测的外业施测过程及作业流程。具体内容为：设计与施工相对应的具体量测计划,计划的前期注意事项,监测频率以及观测设备和方法。2.研究了国内外用于预测隧道围岩变形的数学方法,即虽然建立数据预测模型的方法有很多种,由于kalman滤波法和灰色法在隧道原始数据的预处理,关联度分析还有预测方面都有各自的优点,因此本文对这两种应用最为广泛的方法进行了重点研究,把它们各自的优势综合的应用在最终的预测模型上。3.对于观测原始数据有无粗差的问题,本文在兼顾效率和精确的情况下,借鉴经典的回归模型对它进行判别,建立一个自变量和因变量的一个函数关系式,求出因变量的模拟值和此时的中误差,置信区间选取95%,也就是认为,当实测值和模拟值之间的差值大约2倍中误差的时候,即认为观测值有问题,根据情况对这个观测值予以剔除或者以内插的方式进行估计。4.结合施工中安全距离的相关理论知识,隧道拱顶的下沉量除了和时间有密切联系外,还和掌子面以及二衬里程的相关参数有关,本文对这个问题用灰色绝对,相对和综合关联分析的方法证实拱顶下沉量确实和挖掘以及二衬的进度有很大的关系,并且准确的计算出下沉量和这两个变化量之间的关联情况,最后将这两个变量合成一个复合变量,和时间变量一起做为自变量参与到后续的预测当中。5.用Kalman滤波解算出的结果具有较理想的精度,而且对旧数据的依赖性较低,基于这两种考虑,因此在数据预测中有着很广泛地应用,因此本文构建了顾及到掌子面和二衬参数的卡尔曼滤波模型,用它来预测隧道的拱顶变化值。6.借助spss软件,先模拟出沉降量与时间的近似函数表达式,以及下沉量与复合变量的近似函数表达式,然后把这两个表达式一起放在卡尔曼滤波模型当中,考虑到常规的卡尔曼计算方法对原始数据具有较高的依赖性,因此,在kalman计算时采用估计函数系数的方法替代对观测量的估计,在对历史数据无过高依赖的情况下,随观测次数的增加参数精度不断提高,拟合值的残差也逐渐向零逼近。7.在对相同的隧道拱顶下沉数据操作简易程度,最终预测精度等方面的比较中,本算法具有拟合精度高,不易发散等优点。8.将研究得到的安全距离问题和变形预测问题应用到了“成渝客运专线梨儿园隧道工程”工程实践中。