本文以“浙江诸永高速公路台州段超前地质预报与监控量测”为依托,在国家自然科学基金“裂隙岩体隧道施工地质灾害三维信息化超前预报研究”(40272117)基础上,结合白鹤隧道施工阶段的实际情况,构建了隧道三维工程地质数据库。基于COM的GIS组件ArcObjects9.2进行二次开发,以Visual Basic作为开发平台,进行系统集成,开发隧道施工超前地质预报系统。在开发的平台上,对隧道实体、地层、节理裂隙、钻孔数据进行了三维实体建模,进行三维可视化模拟。将不连续面三维网络模拟与GIS结合,在3DGIS环境下进行不连续面三维网络模拟。将数据挖掘理论引入到超前地质预报系统中,针对三维工程地质数据库进行知识发现和数据挖掘,从空间和时间两个角度,利用开挖揭露的地质信息对掌子前方可能出现的塌方等灾害进行超前地质预报。空间角度上,利用粗糙集理论的属性约简,判断围岩稳定性影响因素,并进行权系数计算。利用人工神经网络、可拓学理论进行对隧道围岩的稳定性、可能出现的塌方等灾害进行预测,开拓了根据开挖揭露的地质信息进行非线性超前地质预报的方法。时间角度上,将BP神经网络与ARMA模型相结合,从趋势性和随机性两方面,对围岩压力等监测数据进行趋势提取和预测。在GIS平台上将超前地质预报结果三维可视化输出,可以利用GIS强大的查询和空间分析功能,便于结果的综合查询分析。