在隧道工程中，确保衬砌结构安全至关重要，其中内力分析和安全评估是关键。通过数值模拟和现场监控量测手段分析结构内力，计算关键部位的安全系数。鉴于建模和测量误差的存在，引入概率模型量化安全系数估计的不确定性，并对轴力和弯矩的重构误差进行归一化处理，全面评价测点适宜性。以安徽境内某隧道为例，综合分析围岩压力分担比、水平围岩压力系数和测量噪声等因素对安全系数估计的影响，估计所得安全系数总体符合正态分布趋势，拱顶中部和拱肩位置处的安全系数波动较大。以减少估计不确定性和内力信息重构偏差为目标，结合现场实际工作条件安排测点位置。长期监测数据表明，二次衬砌结构内力在浇筑初期受多种因素影响波动明显，100 d后趋于稳定，结构安全储备充足。研究结果可为隧道衬砌结构安全系数统计分析和测点布置提供参考。