传统的隧道检测方法是基于特征点和断面的方式对隧道的几何偏差进行检测,如何实现隧道整体的几何偏差检测是广大隧道工作者关心的问题。三维激光技术通过扫描可以获得目标物表面具有坐标信息的点云,而且具有非接触测量、高密度采集、全天候作业的优点,采用三维激光扫描仪对隧道扫描可以得到清晰、准确的隧道内结构真实形态,弥补了传统数据采集密度低的问题。但在隧道检测中仅仅拥有高密度的点云数据没有隧道设计曲面为参考与之对比分析,只能根据点云提取隧道断面与设计截面曲线对比分析得到隧道断面几何偏差值。随着BIM技术在隧道中的使用,通过BIM技术创建隧道设计三维模型正好弥补了设计曲面不足的现象。本文的主要研究工作如下:1)基于隧道的二维CAD设计图纸实现隧道参数化建模,其中包括隧道二次衬砌、初期支护、隧道明洞、仰拱填充、路面、电缆槽、排水沟、人行道护栏等模型的创建并对建模精度进行分析,能够满足隧道建模精度。2)详细阐述了三维激光的原理和特点,基于丰富的点云数据处理软件和算法,通过改进的ICP算法对三维点云数据进行拼接,拼接精度为2.600 mm,对隧道点云进行去噪、滤波、坐标转换等处理,研究通过隧道三维空间中轴线对隧道断面的连续提取算法。采用三维Delaunay生长法算法实现隧道点云的三维重构。为后续隧道几何偏差检测提供基础。3)针对设计BIM模型和点云模型的坐标系存在套合误差的问题,提出一种七参数粗配准和PCL精配准的方式调整点云模型定位的方法。研究基于隧道断面点云模型和设计模型曲面偏差值计算方法,以及隧道设计三维模型和点云模型的偏差值计算方法,研究了基于三维模型的空间区域超欠挖体积计算方法。4)以海天堡隧道为实验区域,对该隧道的二次衬砌、初期支护的施工质量进行几何偏差分析,在三维层面用色谱差分图显示偏差值的大小和位置,并截取偏差模型的断面,对断面上六个点的偏差值进行定量分析,在二维层面对研究区域的隧道断面进行几何偏差检测,并对隧道的中轴线偏差进行分析,计算初期支护段隧道的超欠挖土方量,对隧道断面点云和全站仪采集断面数据进行对比分析,验证采用BIM和三维激光进行隧道几何偏差检测的精度和可行性,结果表明该方法能够达到对隧道进行几何偏差检测的目的。