绪论 1
0.1 研究现状 2
0.1.1 隧道施工人员安全管理信息化 2
0.1.2 隧道施工信息化方法 3
0.1.3 隧道施工风险管理 4
0.1.4 传感器网络等信息化技术 5
0.2 存在问题 7
0.3 发展趋势 8
参考文献 9
第1章 信息化技术 10
1.1 信息化技术概述 10
1.1.1 基本概念 10
1.1.2 现代信息技术的技术特征 12
1.1.3 信息化概念的技术内涵 13
1.1.4 隧道施工信息化 13
1.2 网络化技术 13
1.2.1 Web技术 13
1.2.2 C/S体系结构 16
1.2.3 B/S体系结构 18
1.2.4 B/S和C/S的混合结构 18
1.2.5 JSP技术 19
1.2.6 GIS技术 20
1.3 无线传输技术 21
1.3.1 BlueTooth（蓝牙）技术 21
1.3.2 IrDA（红外）技术 21
1.3.3 Wi-Fi（无线高保真）技术 22
1.3.4 UWB（超宽带）技术 22
1.3.5 ZigBee技术 22
1.3.6 几种无线技术性能比较 25
1.4 数字化技术 26
1.4.1 数字化施工体系 26
1.4.2 数字化隧道工程 29
1.4.3 三维激光扫描技术 30
1.4.4 GPS技术 36
1.5 虚拟与仿真技术 38
1.5.1 建模技术 40
1.5.2 仿真技术 41
1.5.3 优化技术 42
1.5.4 虚拟现实技术 42
1.5.5 虚拟仿真施工技术 42
1.5.6 绿色施工 44
1.5.7 生态技术 44
1.6 智能化技术 44
1.6.1 智能化是信息科学技术的发展方向 45
1.6.2 传感器网络 46
1.6.3 无线传感器网络 46
1.7 隧道施工信息化技术 47
参考文献 48
第2章 隧道施工信息化系统与装备 49
2.1 隧道工程信息化高速通道建设 49
2.1.1 现有的通信机制 49
2.1.2 无线网络结构 53
2.1.3 基于ZigBee的无线网络 54
2.1.4 三网融合 55
2.2 监控测点数字化 55
2.2.1 测点概述 55
2.2.2 常用传感器 57
2.3 语音图像无线监控 81
2.3.1 ZigBee技术实现语音无线传输 82
2.3.2 ZigBee技术实现图像无线传输 84
2.3.3 无线视频监控系统发展趋势及其相关技术 85
2.4 信息化系统应用 89
2.4.1 路面管理系统 89
2.4.2 桥梁健康监测数据采集系统 89
2.4.3 隧道健康管理系统 90
2.4.4 滑坡体监测 91
参考文献 91
第3章 施工人员信息化 92
3.1 人员位置与考勤管理 92
3.1.1 基于RFID洞内管理系统 92
3.1.2 基于ZigBee洞内定位技术 93
3.1.3 基于通信系统 98
3.1.4 人员考勤管理 98
3.2 人员生命特征 99
3.3 施工环境指标 100
3.3.1 隧道施工环境有害因素 101
3.3.2 作业环境的测定 105
3.3.3 有害气体的测定 109
3.4 报警系统 112
3.4.1 系统构成及工作原理 113
3.4.2 系统特点 114
3.4.3 应用前景 114
参考文献 114
第4章 围岩与支护结构信息化 115
4.1 围岩地质信息化 116
4.1.1 勘察设计资料信息 116
4.1.2 隧道施工超前地质预报信息 117
4.1.3 围岩动态分类方法 118
4.1.4 不同隧道断面的荷载计算 119
4.1.5 围岩变形特性 123
4.1.6 不同围岩级别隧道施工方法 125
4.1.7 各级围岩物理力学参数 127
4.2 隧道施工监控量测 128
4.2.1 监测工作综述 129
4.2.2 必测项目 130
4.2.3 选测项目 155
4.3 信息化动态施工理论与方法 177
4.3.1 动态设计的发展 178
4.3.2 动态设计的基本原理 179
4.3.3 动态设计的主要方法 180
参考文献 190
第5章 施工质量、进度和投资管理信息化 192
5.1 施工质量信息化 194
5.1.1 开挖质量检测 195
5.1.2 初期支护质量检测 196
5.1.3 二次衬砌质量检测 203
5.2 施工进度管理信息化 209
5.2.1 隧道施工进度动态仿真 210
5.2.2 基于可视化仿真的工程进度分析与优化 211
5.3 施工投资管理信息化 215
5.4 各方参与的网络化质量控制平台 218
参考文献 222
第6章 风险管理 223
6.1 风险的概述 224
6.1.1 风险的基本理论 224
6.1.2 风险管理的概念 228
6.2 风险的识别 231
6.2.1 风险识别的含义 231
6.2.2 风险识别的目的和意义 232
6.2.3 风险识别的方法 232
6.3 风险的评估 235
6.3.1 风险的估计 235
6.3.2 风险的评价 238
6.3.3 风险评估方法的比较 242
6.4 工程项目风险的动态分析法 243
6.4.1 隧道施工动态风险分析的基本流程 247
6.4.2 隧道施工动态风险分析的基本体系 250
6.5 隧道施工安全风险分析 253
6.5.1 地层变形的原因分析 255
6.5.2 地层变形的主要风险因素分析 255
6.5.3 隧道穿越既有地铁工程施工风险分析 261
6.6 既有地铁结构安全风险预测方法 262
6.6.1 既有结构的破坏模式与评估方法 263
6.6.2 既有结构的评价方法 266
6.6.3 既有地铁现状评估 266
6.6.4 既有地铁承载能力及变形能力的评估 270
6.6.5 既有地铁风险等级划分 270
6.6.6 评估报告 273
6.7 隧道施工风险评价指标及控制 273
6.7.1 风险指标的概念 273
6.7.2 风险评价的ALARP原则 273
6.7.3 风险评价标准 274
6.7.4 地铁隧道工程施工控制标准 274
6.8 宜万铁路风险管理案例 285
6.8.1 风险管理方法 286
6.8.2 风险管理体系 288
6.8.3 决策管理体系 290
6.8.4 技术应对体系 292
6.8.5 安全措施体系 292
参考文献 294
第7章 灾后应急响应与救援 295
7.1 公共安全应急救援体系介绍 295
7.1.1 应急救援体系概述 295
7.1.2 防灾应急救援预案编制 301
7.1.3 安全培训与应急演练 314
7.2 隧道防灾应急预案编制 320
7.2.1 隧道应急救援预案体系 320
7.2.2 隧道塌方应急预案 323
7.2.3 隧道突水突泥应急预案 324
7.2.4 隧道施工瓦斯爆炸应急预案 325
7.2.5 隧道施工发生岩爆应急预案 329
7.2.6 其他预案 330
7.3 隧道施工救援设施配置 332
7.3.1 运营隧道的设施配置 332
7.3.2 施工隧道不同阶段的设施配置 332
7.4 隧道施工综合应急演练案例 336
7.4.1 青岛海底隧道项目进行施工事故综合应急演练 337
7.4.2 北京地铁大兴线应急演练 338
参考文献 338
第8章 隧道施工信息可视化 339
8.1 隧道线形计算 340
8.2 三维地质模型 343
8.2.1 三维地层三棱柱建模 343
8.2.2 三维地质模型表示 345
8.2.3 三维地质建模方法 346
8.3 隧道三维建模 350
8.3.1 三维数据模型 350
8.3.2 三维实体的建模 353
8.4 隧道三维可视化 361
8.5 隧道施工虚拟现实 364
8.5.1 三维地质模型虚拟 365
8.5.2 剖切路径的定义与实现 367
8.5.3 基坑开挖虚拟 368
8.5.4 虚拟钻探 368
8.5.5 隧道生成与虚拟漫游 368
参考文献 368
第9章 感觉感知与思考 369
9.1 感觉 369
9.1.1 视觉的变化 371
9.1.2 听觉的变化 372
9.1.3 其他感知觉的变化 374
9.2 知觉 374
9.3 错觉 378
9.4 感知觉—感知 379
9.5 条件反射 380
9.5.1 反射的分类 380
9.5.2 条件反射的建立 380
9.5.3 条件反射的生物学意义 381
9.5.4 非条件反射与条件反射的区别 381
9.5.5 对条件反射的模拟 382
9.5.6 建立反射的条件 384
9.5.7 先天性反射（非条件反射）的模拟 384
9.5.8 条件反射的模拟 385
9.5.9 各种类型的反射 385
9.6 思考应对 386
参考文献 388
第10章 隧道施工信息化预警平台 389
10.1 TMIGS系统概述 391
10.1.1 系统总体设计 391
10.1.2 数据库设计 401
10.1.3 系统功能总体设计 406
10.2 用户管理 409
10.2.1 用户管理 409
10.2.2 权限管理 410
10.3 系统设置 411
10.3.1 分布式无线网络控制 411
10.3.2 硬件平台 415
10.3.3 无线传输物理终端节点 421
10.4 系统操控 426
10.4.1 监控量测 426
10.4.2 断面扫描 437
10.4.3 测量放点 439
10.4.4 人机设置 439
10.4.5 声像管理 441
10.5 工程管理 442
10.5.1 隧道概况 443
10.5.2 监控查询 450
10.5.3 人员设备管理 455
10.5.4 生成报告 459
10.6 安全保障 460
10.6.1 施工预案 460
10.6.2 专家决策 461
10.6.3 应急响应 462
10.6.4 群测群防 462
10.7 系统应用 464
10.7.1 南村隧道信息化施工 464
10.7.2 陕西省包家山隧道信息化施工 466
10.7.3 北京大兴线地铁隧道信息化施工 467
参考文献 470