随着我国交通事业的快速的发展，大量的公路、铁路项目不断兴建。我国地域辽阔，地质条件复杂多变，愈来愈多的公路及铁路隧道穿越软弱围岩。隧道的开挖断面也越来越大，作为新奥法施工的重要组成部分，监控量测在隧道开挖中得到了广泛应用。本文结合在建隧道的施工工艺，对拱顶沉降、地表下沉、钢拱架内力等进行了全面监控量测，并对监测获得的支护结构位移和内力等数据进行处理和分析，判断支护结构的稳定性。同时，介绍了反分析方法研究的研究现状，并结合实际工程，研究了反分析在隧道工程中的应用。以京新高速公路金盆湾隧道工程为依托，结合现场图片，针对拱顶沉降、地表下沉、以及围岩压力等四个监控量测项目进行了详细论述，介绍了监控量测工作中的难点，并给出了具体的解决方案。其次，对金盆湾隧道右线进口K154+955-K155+161段拱顶沉降量测数据进行回归分析，根据所得到的拱顶沉降的最佳回归曲线，研究拱顶沉降的变化规律，初步判别该断面拱顶位移的收敛时间，以期为掌子面前方隧道的施工工艺和支护的最佳时机提供参考。第三，根据金盆湾隧道的地质条件，采用ABAQUS软件对金盆湾隧道右线K155+101-K155+161段建立三维数值模型，分析了隧道开挖过程中围岩变形随施工工序逐渐发展演化的时空历程，并将计算结果和现场实测结果进行对比分析，总结了软弱围岩隧道施工的时空效应规律。最后，运用弹性地基曲梁理论，对初期支护结构内力的反演分析进行了理论推导，得到了相关的理论封闭解。结合金盆湾隧道初期支护参数以及现场测量数据，对本文理论结果的合理性进行了验证，并分析了喷射混凝土层结构内力的变化规律。本文研究结果已经应用于金盆湾隧道工程。