本发明公开了一种用于隧道二次衬砌结构变形的测量装置及方法，测量装置包括在隧道二次衬砌弧形面上设置的若干只监测点，其中起始监测点与终止监测点分别设置在隧道起拱线位置，且拱顶位置设置有一只监测点；在起始监测点下方的拱脚位置设置有钢丝位移计，钢丝位移计实时测量得到相应钢丝绳的长度变化，实现隧道二次衬砌结构变形参数的测量。本发明将监测点上的衬砌变形参数巧妙转换为钢丝位移计的位移值，一方面解决了二次衬砌部分变形无法通过常规方法进行测量的问题，另一方面解决了外界因素影响造成的测量结果误差大、精度较低、成本高和监测不便等问题，并且解决了隧道施工至运营全过程持续量测的难题。