随着我国隧道工程建设的迅猛发展,隧道施工中越来越多地遭遇由不良地层导致的地质灾害,严重威胁着施工人员与设备的安全。隧道超前探测技术能够提前探明前方的地质类型,揭示即将到来的不良地层,是提高施工安全性的有力保障。然而,现有的超前探测技术多面向钻爆法施工隧道,不适用于全断面岩石隧道掘进机（Tunnel boring machine,TBM）工法。且与钻爆法的循环爆破不同,TBM的开挖进程是连续的,在掘进的同时进行超前探测有助于提高作业安全性,故对超前探测技术的实时探测能力提出了较高的需求。本论文以此为背景,提出了基于光纤电流传感的TBM聚焦电流超前探测方法。主要研究工作如下:（1）研究了聚焦电流法的探测原理及其在TBM上的探测模式,建立了现有TBM聚焦电流法的短路电流问题模型。进行了掘进机护盾与刀盘间实际电阻测量,结合聚焦电流法超前探测有限元仿真,解析并量化了短路电流对探测效果的影响,在理论上阐明了现有探测方法的缺陷。（2）提出了基于光纤电流传感的TBM聚焦电流超前探测方法,在原理上消除了现有方法因短路电流产生的系统误差。研制了基于光纤电流传感的聚焦电流探测实验系统,进行了TBM刀盘前方视电阻测量的水箱模拟原理实验,实验证明了光纤电流法的探测灵敏度可达到无短路电流存在下理想聚焦电流法的灵敏度,短路电流误差问题得以解决。（3）构建了用于超大直径导体内部电流测量的光纤电流传感系统（TBM-FOCS）,解决了针对散布于TBM主轴承内部探测电流的实时、准确测量的难题。为TBM-FOCS设计了专门的放大电路与数据处理软件,并在实验室内的一个直径4米的不锈钢圆环上进行了光纤电流传感测试实验,测试结果表明,TBM-FOCS在0～10A的量程内的线性度达0.99,测量精度为1.4%。（4）建立了TBM-FOCS的琼斯矩阵模型,研究了变线性双折射下传感系统的灵敏度变化规律,通过计算光纤内偏振光的偏振态演化过程,发现了当线性双折射满足某些特定值时产生的失效点问题。提出基于旋转波片的失效点消除方法,并借助数值仿真与实验室实验进行了验证。为抑制现场温度波动造成的灵敏度缓慢漂移,提出了交替电流测量方法,通过比例计算的方式提高了现场数据的环境稳定性。（5）将实验平台部署在隧道施工建设中的TBM上,进行了现场测试实验。验证了旋转波片的失效点消除方法和交替电流测量方法的有效性,测试实验数据表明TBM-FOCS具备在现场恶劣环境下进行稳定测量的能力,实现了对TBM刀盘前方视电阻的在线实时测量。