随着国家基础建设的投资日益加大,再加上我国是一个多山的国家,隧道作为一种特殊的建筑结构受到了越来越多的关注。但是由于其独特的隐蔽性和不可预知性,使得隧道地质超前预报受到了越来越多的重视。而目前的地质超前预报的方法主要有地震超前预报和电磁波超前预报方法,其中以地震超前预报应用最为广泛,预报距离也最长。所以研究隧道内的地震波场特征和正确的波场分离方法能够使隧道超前预报更加准确,对隧道施工进度和人民生命财产提供了强大的保障作用,并且对于后续的隧道内复杂地震波场的正演反演等研究有指导意义。本论文首先通过反射时距曲线方程推导出了隧道掌子面前方不同角度的断层面的反射波时距曲线。并且通过隧道仰拱放炮有限元模型分析了几种波场分离方法：线性Radon变换、抛物线Radon变换、双曲线Radon变换和F-K域视速度滤波的特点和各自的适用范围。通过建立3个不同倾斜角度的反射断层面模拟了掌子面放炮的地震波场,通过时距关系分析了随着角度的不同,所造成的地震解译误差。另外通过对这三种模型的时间-空间域原始剖面的波场分离,分析了线性Radon变换、抛物线Radon变换、双曲线Radon变换和F-K域视速度滤波的应用范围,得出了将抛物线Radon变换和线性Radon变换相结合的滤波方法是一种非常精确地波场分离方法。