本发明涉及一种基于阵列光栅的盾构隧道结构监测系统及方法，系统包括至少一组位移监测模块，位移监测模块包括两条位移监测光缆，位移监测光缆为集成有多个光纤光栅应变传感器的光纤光栅阵列应变缆线；位移监测光缆沿盾构隧道的管壁敷设，两条位移监测光缆均在隧道纵向上呈波形分布并且两条位移监测光缆的波形反相。通过位移监测光缆的特殊布设，可以实现对单个管片环位移、多个管片环位移以及相邻管片环错位位移等情况的可靠监测，可以将位移监测光缆监测到的数据进行计算并最终反演出盾构隧道的多方位位移情况，具有适用性强，操作简便等显著优势。