近年来,国内基础设施建设的投资力度一直在加大。高速公路网和高速铁路网在不断地修建扩张,城市轨道交通也发展迅猛,获批建设地铁的城市越来越多。随着大量交通基础设施建设项目的落地,隧道工程建设的数量多了起来。隧道作为隐蔽工程,其开挖过程面对的是广袤的地层,施工中可能会遇到各种不良的地质情况,如:岩溶、破碎带、突水、突泥等,尤其是在我国地质结构和水文条件复杂的西南区域,这种情况更是时有发生。为防止各类地质灾害和工程事故的发生,需要对隧道里程段内的岩体进行隧道地质超前预报,这样可以提前获取隧道开挖方向区域内的地质情况,以便随时调整施工设计方案,确保隧道施工的安全性和经济性。本文主要对地震波法隧道地质超前预报进行研究。通过对相关理论的学习以及在云南航天检测实习期间对三维隧道地质超前预报系统(AGI-T3)的工程应用,围绕着地质超前预报中信号采集观测方法、数据解释方法以及信号分析处理几个关键技术进行了研究与应用。本文通过对已有隧道地质超前预报观测系统的学习,并结合麦克风阵列声源定位方法的研究,提出了以“三点定位”为原理的三维观测方法,提高了异常体的定位精度。本文利用高灵敏度和宽频带的三分量检波器充分的获取到掌子面前方的波场信息,得到了共接收点互换排列信号预报结果优于同侧排列的结论,且利用纵、横波速度与密度之间的经验关系可以很好的计算出泊松比μ、弹性模量E、切变模量G等物理力学参数,为地质超前预报结果岩性判定提供依据。通常采集到的地震波是充斥着杂波信号的,本文利用有效波和干扰波主频范围的不同,进行一维频率带通滤波,剔除掉杂波信号,提高整体地震波记录的信噪比。同时还利用剖面均衡方法对地震波信号中因能量衰减而导致深部信号减弱的问题进行了研究,对地震波信号的深部振幅进行了均衡归一处理,有效的实现了振幅的放大处理,提高了振幅的识别度。