据统计,滑坡是我国年发生次数最多、影响最广泛的地质灾害之一,随着极端强降雨等灾害性天气的频繁出现,以及人类工程活动的增加,进一步加剧了滑坡灾害的发生,直接威胁到人民的生命和财产安全。边坡在失稳破坏过程中,会出现地表拉裂、竖向变形以及内部侧向变形等共性特点,因此对滑坡灾害问题的变形监测是对其进行有效预警、评估和防治的重要依据。而20世纪80年代兴起的光纤传感技术是以光波为载体,光纤为传输媒介,相比于传统的电磁类传感和监测技术,具备可实时检测、抗电磁干扰、大范围组网监测、长距离信号感测和传输等优点,给滑坡灾害的防灾减灾工作带来了新的契机和思路。本文提出了基于光时域反射技术和弱反射光纤光栅技术的边坡三维变形监测的方法。重点研发了一系列用于边坡地表拉裂、竖向变形以及内部侧向变形监测的性能较好的光纤位移传感器,构建滑坡灾害光纤传感系统的预警机制,采用理论分析、标定测试、数值模拟和模型试验等研究方式,比较系统地开展了光纤传感器用于滑坡变形监测的新原理、新方法和新技术,最后结合实际工程进行监测应用,为滑坡灾害监测提供先进的技术手段和平台。本文的主要工作和成果如下:（1）基于光纤弯曲损耗原理,研发了两种用于边坡表面拉裂变形监测的高精度、大量程光纤位移传感器。对传感器结构设计与封装、传感器光损耗与位移调制机理、传感器测量可靠性与稳定性等进行理论与试验研究,证明了传感器可有效地用于边坡表面裂缝开度过程的实时监测。（2）研发了基于圆柱形螺旋弹簧的光纤缠绕调制结构,分析了光纤缠绕结构的光损耗敏感机理,通过理论计算与试验测试研究了光纤缠绕结构的几何结构设计、损耗传感特性和力学性能等问题,验证了弹簧式光纤缠绕结构的传感能力。研发了土体竖向变形监测弹簧式光纤位移传感器的封装结构和准分布式复用方法,开展了传感器标定和地面沉降光纤传感器监测模型试验,证明了研发的弹簧式光纤位移传感器可有效实时地监测土体竖向变形。（3）基于光时域反射技术和光纤弯曲损耗特性,提出了一种光纤环弯曲调制机制,研究了光纤环的基本结构和光损耗敏感机理。通过理论推导和标定试验确定了光纤环弯曲调制的输出光损耗与传感位移之间具体关系。研发了基于光纤环弯曲结构的系列位移传感器,开展了光纤位移传感器的岩层单/双滑动面状态剪切模型试验,分析并证明了传感器针对岩质边坡不同滑动破坏模式的监测能力。为了验证传感器在土质边坡中是否有效,进行了土质边坡滑动破坏模型试验,试验证明了传感器可有效识别出边坡变形滑动全过程。最后讨论了传感器的工作机理与适用特点。（4）基于弱反射光纤光栅传感技术,以PPR管为载体,设计了用于边坡深部变形监测的光纤光栅应变管,分析了大规模光纤传感对光栅阵列的要求和光纤光栅应变传递率影响因素。提出了两种基于光纤光栅传感器阵列的将应变转化为位移的计算方法—共轭梁法和复化辛普森法,通过数值模拟和模型试验对共轭梁法、复化辛普森法以及目前常用的差分方程法进行比较研究,分析了各种算法对于不同变形类型下的计算结果,表明共轭梁法和复化辛普森法结合光纤光栅应变管更适合用于位移监测中,具有更高的计算精确度和适用性。（5）将研发的光纤环位移传感器用于浅层支护边坡在施工过程中的监测;将研发的光纤环位移传感器和光纤光栅应变管应用到开挖边坡的深部位移监测中;将研发的弹簧式光纤位移传感器应用到填方边坡变形监测中,对比分析监测结果,验证了本文研发的光纤位移传感器的长期稳定性与有效性。