我国公路隧道建设的规模不断扩大,隧道建设面临的地质条件愈加复杂,而山岭隧道施工监控量测技术发展滞后。本文从隧道扫描监测方法、点云数据处理及变形分析、工程应用三大方面,结合理论和实践,将三维激光扫描技术应用到山岭隧道施工期变形监测中,发挥三维激光扫描技术快速、高效、非接触测量的优势,弥补传统单点监测方法的不足,指导新奥法隧道动态设计。本文根据三维激光扫描技术的变形监测原理,通过试验对比了两种隧道点云数据配准方法。结果表明:改进的板式标靶适用于隧道测量环境,但标靶配准法实际配准精度约3.4mm;后视配准法简单高效,减少了误差传递次数,实际配准精度可达2mm。相比传统监测技术,三维激光扫描技术具有全空间变形分析效率高、非接触测量的优点,但存在误差来源多、仪器精度不高的局限性。本文研究了基于点云数据的山岭隧道变形分析方法。利用平面投影法拟合隧道中轴线,根据轴线在某一点的垂线与点云边界垂直的特点确定中轴线在XOY平面上的投影,根据拱顶曲线确定中轴线在XOZ平面上的投影。截取一定厚度点云数据,投影得到隧道断面所在平面,通过构建断面极坐标系计算任意方向上的收敛变形。针对海量点云数据,提出基于移动平均法的山岭隧道全空间变形场计算方法。模拟了 20mm的径向收敛试验,结果表明:随数据缩减比例的增大,该方法可保持78%以上的正确识别率,较好保持隧道变形特征,显著优于随机采样法和曲率采样法。最后依托温州南山隧道工程,在Ⅳ级围岩段K38+385～K38+421监测得到断面收敛值以及隧道全空间变形场。根据变形场的空间时间转化关系,推算断面最终收敛值约为27mm。与传统监测方法相比,三维激光扫描技术存在配准误差、扫描仪分辨率、喷浆工程以及测量阴影等误差因素,不适宜监测2mm以下的小变形。开展了隧道围岩参数进行反演分析,得到围岩弹性模量E=400MPa,粘聚力c=150kPa,内摩擦角φ=25°,可作为支护优化设计依据。本文建议初衬厚度减少至20cm,钢拱架间距增大至1.4m,可在满足规范要求的前提下降低工程成本。利用隧道断面纵向变形曲线,初步判断开挖后25天为二衬最佳支护时间。