隧道及地下工程的特点是水文地质环境复杂，不确定性因素很多，本身就是一个灰色系统。隧道信息化施工通过在施工过程中根据实际监测情况及时反馈信息，建立地层最终稳定时间、最终变位量等为内容的判断准则，能有效避免施工中重大事故的发生，实现隧道工程的安全和经济目标。 本文在系统研究了灰色系统理论中的各种预测模型和关联分析方法的基础上，针对其求解模型参数和评价方法上存在的不足和缺陷，做了一些有效的探讨，并将其应用到工程实践中。围绕隧道信息化设计的原理、方法和使用技术，进行的主要研究内容如下： 1．研究了灰色关联度分析计算方法，以及适用原则，探讨了邓氏灰色关联在应用上的不足。以灰色理论在隧道信息化施工中的应用为基础，引入灰色系统理论中灰色关联分析法，建立围岩稳定分类的灰色模型，对围岩稳定分类进行研究，并对隧道施工开挖方案的进行优化决策。 2．介绍了经典GM(1，1)模型的使用条件。①经典GM(1，1)模型描述的是一类具有指数递变趋势的动态线性系统。②当利用GM(1，1)模型进行预测时，在预测阶段，模型系统的动态行为特征应与对象系统的动态行为特性相吻合。③GM(1，1)模型只适于做短期预测。 3．针对GM(1，1)模型存在的问题，本文研究了DGM(2，1)模型、Verhulst模型、GM(1，1、)参数优化模型、DGM(2，1)参数优化模型、Verhulst参数优化模型，明显地改善了模型的误差精度。通过实例，指出灰色GM(1，1)模型适合于隧道围岩位移变形的短期预测，DGM(2，1)模型和Verhulst模型要优于GM(1，1)模型，其精度较高，适合隧道围岩位移变形预测。 4．介绍了隧道信息化设计的基本原理，以及量测信息在隧道信息化施工中的应用；从监控量测的结果来看，各量测项目均能达到收敛，围岩趋于稳定，这说明关口垭隧道的初期支护参数是能满足实际要求，本隧道采用的分上、下台阶的施工方法是适宜的。 5．文章以山岭隧道施工为工程背景，用FLAC2D程序模拟了隧道动态开挖过程，对比了毛洞开挖和加锚杆、喷锚支护开挖围岩的不同变化情况，分析了锚杆和锚喷支护对软弱围岩的加固机理和作用。数值模拟结果与实际量测结果对比，比较吻合，说明采用的隧道支护方案的可行性是满足的。