随着经济与科学技术的发展,我国的隧道工程建设发展迅速。隧道施工与运营过程中,隧道健康安全日益成为需要重点关注的问题。在传统的隧道变形监测中,施工人员需要实地手工操作,存在监测非实时、安全隐患大等缺点。现有隧道变形激光测距设备,不能够对隧道断面进行连续性的测量,测量误差较大,影响对于隧道变形的分析及预测。本文结合隧道运营中的变形监测需求,设计开发了一种隧道变形监测仪,并对隧道变形预测方法进行建模分析。在对隧道变形监测仪进行总体的需求分析的基础上,采用激光测距,给出了隧道变形的监测方法,设计了一种隧道变形监测仪,采用两个相互垂直的机械运动结构,使激光测距仪能够在两个自由度方向转动,实现隧道多断面的连续测量。相较于传统测量方法,该仪器具有实时性好、效率高等优点。基于STM32对监测仪硬件设计,实现了系统功能要求,主要包含激光测距、液晶显示、SD卡存储、键盘控制、步进电机控制及电源电路等模块,并开发了相应模块的软件。利用三次曲线插值法对测量数据进行处理,重构隧道三维曲面形状,进行断面变形分析,得到了隧道变形量。基于支持向量机回归预测,对比分析了基于网格搜索法和粒子群算法的预测模型,将网格搜索法和粒子群法相结合,建立了隧道变形预测模型,实例对比分析表明,所述模型精度较高,速度较快,是一种可行的隧道变形预测方法。