当隧道开挖后，岩体原有的三向应力平衡被破坏，隧道围岩应力重分布，当应力超过围岩强度后，隧道周边围岩将首先发生变形或破坏，并逐渐扩展，进而影响隧道结构的应力状态发生改变，并产生不同程度的结构变形。

隧道穿越不良地质体时，围岩自身稳定性较差，易发生失稳破坏。表现形式多为围岩变形增大、应力重分布，进而引起隧道衬砌的变形和应力变化，降低衬砌结构及隧道整体的稳定性。

隧道周边存在施工扰动时，施工造成周围土层或土体的变形和应力场的改变，外加施工机械的挤压、振动，都会导致既有隧道结构的受力失衡，使隧道结构发生局部的水平位移、沉降、拉伸、压缩、剪切、弯曲、扭转等诸多形变，重则造成道床的沉降，隧道坍塌。

结构一旦产生形变、渗漏水、冰冻等现象会导致隧道衬砌冻胀开裂、疏松剥落，从而引起隧道衬砌结构的失稳破坏，降低隧道结构的安全可靠性，严重影响隧道的安全和正常运行。

因此，隧道结构的变形和应力是必要测项，变形监测又可分为结构沉降、收敛、裂缝，考虑到隧道运行中的车辆荷载，还可对振动进行监测。

隧道结构沉降采用压差式沉降仪（或静力水准仪）进行监测；隧道的收敛采用激光收敛计进行监测；隧道裂缝采用裂缝计进行监测，安装位置应选取裂缝宽度较大处；动采用三轴测振仪进行监测，当隧道附近有施工或其他震源作用时，应在影响范围内进行振动监测。

另外，隧道结构的沉降和收敛还可以通过机器视觉测量仪进行监测，这种方法获得数据更为精确，而且可以实时观看视频。