基于套芯应力解除法的空心包体孔壁应变仪是工程实践中使用最广泛的地应力测量仪器之一,传统空心包体孔壁应变计是基于电阻式应变传感器的孔壁应变测量仪器,依然存在测量点少、易受到环境因素影响等不足。本文参考传统空心包体孔壁应变计结构设计出一种新型准分布式光纤光栅三维孔壁应变计,应变计使用光栅应变传感器作为应变测量元件,将26个光栅传感器按照双区域准分布缠绕的方法安装到应变计表面,提高了孔壁应变测量精度,实现了孔壁应变的准分布式测量。本文推导了与应变计光栅布设方案匹配的地应力反演方程,并设计出一种应力反演优化算法,通过多次剔除残差绝对值异常的光栅测量数据减少测量中光栅应变测量异常值对反演应力结果的影响。此外,通过光栅应变传感器标定试验确定了光栅应变传感器测量波长变化与光栅应变的线性关系（1000με以内）,并反演出光栅应变传感器测量波长数据转换为应变值所需的弹光系数P_α=0.4369。为了分析应变计在实际应力测量中的可行性,研究使用Abaqus数值模拟软件模拟了σ₁、σ₂、σ₃分别为10MPa、5MPa、3MPa（σ₁方向为水平面内北偏东15°）地应力环境下套芯解除测量地应力的过程,提取环氧树脂层内壁各光栅排布点位与方向上套芯前后的线应变之差作为光栅测量应变数据参与应力反演,应力反演结果显示,3个主应力σ₁、σ₂、σ₃与最大水平应力方位角γ的反演误差均小于10%。为了模拟实际测量中出现的异常测量值,随机选取并调整光栅模拟应变数据中3个光栅测量应变的值,通过应力反演优化算法进行应力反演,两次优化后,3个调整过的光栅测量应变均被筛选剔除,反演应力结果误差较优化前大大减小,反演主应力及最大水平应力方位角误差均小于10%（优化前σ₂和σ₃误差达到46.47%和50.58%）。应力测量的模拟分析结果表明使用准分布式光纤光栅三维孔壁应变计测量地应力是可行且可靠的,应力反演优化算法可以在一定程度上消除实际测量中应变数据少量异常值对反演应力结果的影响。