随着我国隧道大型施工机械国产化能力的进步与劳动力成本的不断提升,大型机械化配套施工广泛代替人力将成为隧道建设的发展趋势。实现隧道建设机械化、信息化、智能化作业,对极端复杂环境下提升隧道施工效率,提高工程质量与保障施工安全具有十分重要的意义。以川藏铁路为代表的一系列复杂极端环境下的隧道工程,对施工理念、施工技术、施工装备提出了更高的要求。与此同时,掌子面前方地质情况快速判识成为隧道建设机械化、智能化、信息化发展的重要环节,为高效、安全施工提供基础地质信息保障。凿岩台车作为钻爆法施工隧道的关键掘进装备,可作为超前地质探测基础搭载平台。凿岩台车主动源地震波场特征清晰准确,但影响施工效率,施作次数受限;凿岩台车破岩震源波场特征混叠复杂,但预报过程与隧道施工同步进行,可实现“边掘边探”。针对上述问题,本文通过理论分析、数值模拟、智能计算、工程应用等手段,系统开展了凿岩台车主动源-破岩震源地震波场联合恢复方法研究,实现上述两类震源数据优势互补,并取得了以下研究成果:（1）总结了凿岩台车钻头冲击震源激发模式,根据实测数据分析得到了钻头冲击震源信号时、频特征,并与传统锤击震源信号进行对比。通过正演模拟,总结分析了掌子面与边墙激震条件下90°/60°岩性分界面、30m断层、20m溶洞模型的钻头冲击震源地震波场特征及传播规律。（2）建立了凿岩台车破岩震源混合信号盲源分离方法,分析了 FastICA与RobustICA算法在不同含噪条件下的分离性能。结合变分模态分解（VMD）与奇异值分解（SVD）的降噪优势,通过仿真模拟开展了破岩混合信号分离实验。形成了基于VMD-SVD-RobustICA的盲源分离方法。（3）形成了凿岩台车主动源-破岩震源地震波场联合恢复方法,讨论了深度学习图像处理方法应用于波场恢复问题的可行性,建立了凿岩台车主动源-破岩震源地震数据特征关联,改进了 U-Net网络模型,通过设置地质模型建立规则获取了丰富的训练数据集,以主动源数据为标签,破岩震源数据为输入,实现了有监督条件下地震波场特征的联合恢复。