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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