我国地下工程建设进入了一个高速发展期,隧道建设步伐不断前进,为在隧道建设中实现“安全做加法,经济做减法”,对隧道建设的精细化施工提出了更高的要求。预留变形量在隧道施工过程中扮演了重要角色:预留变形量的设置可以让隧道围岩在开挖支护后产生允许范围内的变形以释放能量,减小围岩和支护结构的压力。预留变形量设置过大、过小、甚至统一设置一定程度上都会造成不利影响,因此需基于现场变形监测数据进行优化。目前隧道预留变形量的优化研究大多依赖于变形监测数据基于点的分析,传统监测方式存在着大间距、小采样的不足,很难得到隧道断面整体和非对称的变化情况,缺乏大量高质量的变形监测数据,使得本该基于数据驱动的预留变形量优化调整,在现场往往多为经验决策,亟需引入三维激光扫描技术以进行全断面整体研究,观测围岩与初期支护的整体变形,掌握围岩及支护结构受力状态,以进行预留变形量优化。本文综合运用文献调研、实验验证、现场监测、数值分析以及反分析等手段,研究了基于三维激光扫描全息变形监测的预留变形量优化方法,论文研究成果及结论如下:（1）通过对预留变形量的定义相关文献的查阅了解,掌握了现行隧道工程施工中对于围岩的变形监测方法和预留变形量确定的方法,归纳总结了现行方法的不足之处。在此情况下,提出了本文的思路和方法。（2）以实例对比分析了传统变形监测技术的“先天不足”和“后天失养”,阐述了三维激光扫描技术用于隧道整体变形监测的在数据准确性、数据真实性、数据完整性、反馈效率上的巨大优势。基于现场试验测得数据的平均误差及中误差均小于2mm,满足精度要求,验证了三维激光扫描全息变形监测技术应用于隧道变形监测数据处理过程的可行性和处理结果的可靠性。（3）基于数据驱动对预留变形量进行了优化,以某铁路隧道为依托,发现试验段最大变形量7.5 cm,小于设计预留变形量15 cm,针对其全环不均匀变形的特点结合质量保证率针对性地提出阶梯状设置预留变形量的优化方法。最终确定在试验段拱顶区域预留变形量设置为7 cm,其余区域预留变形量设置为5 cm。（4）以上台阶为例,本文提出的预留变形量优化方法,相比于传统的预留变形量优化方法,其优化效率提升了43%,每米将减少成本775元。（5）通过三维激光全息变形监测数据进行位移加载反分析,将必测项目（位移）的成果转换为选测项目（内力）,掌握围岩动态及支护结构内力状态,试验断面的隧道结构向净空侧变形,与喷射混凝土轴力较大、弯矩较小的受力模式相符;全环以受压为主,变形与受力模式符合形变压力特征,结构处于小偏心受压状态。形变压力作用模式与刚性加载作用模式相符,证实了位移加载的科学性。