随着我国现代化进程的不断推进,铁路建设成为支撑经济社会发展的重中之重。由于我国地势复杂,山区面积广阔,在铁路建设过程中势必涉及到大量隧道工程。隧道在开挖的过程中均需要探测前方未开挖部分的地质状况,隧道地震超前预报作为获取隧道掌子面前方地质信息的地球物理技术,具有探测精度高、直观性好等优点。但是隧道地震超前预报系统缺乏一种非炸药型、一致性好、水平激震的新型轻便震源。本文研究设计的水平电磁冲击震源可以满足隧道地震超前预报系统的要求。本文探究并验证了磁阻线圈型电磁发射器基本原理,提出了基于磁阻型电磁发射器理论设计水平电磁冲击震源系统,并对锤体所受的电磁力及其运动过程进行了定性分析,根据分析结果确定了结构的优化参数。在COMSOL中搭建了水平电磁冲击震源的二维轴对称多物理场仿真运动模型,基于模型的电磁力峰值和速度峰值两大优化目标,通过在MATLAB中编写遗传算法优化程序找到了满意的结构参数值。仿真分析了多级电磁加速的特点,分析了轭铁和锤体涡流对加速效果的影响。设计了水平电磁冲击震源的机械结构,以STM32F103RET6芯片作为控制核心设计并搭建了水平电磁冲击震源的电控系统,该系统使用便携式锂电池提供电能,以电解电容作为储能元件,利用交流接触器和直流继电器完成充电、停止充电和锤体释放的无线控制动作,通过光电开关检测锤体运动位置继而自动触发可控硅放电。另外,电控系统还具有自动停止充电、泄电以及同步触发等功能。水平电磁冲击震源性能实测结果显示,当电容电压为232V时,锤体的末速度为7.25m/s,动能为84.1J,与仿真结果基本一致,符合设计标准,能够满足隧道地震超前预报系统中对于地震激发信号的能量要求,而且发射器部分整体重量仅为29.2kg,能够实现两人操作,具有便携性优势。进行了水平电磁冲击震源和人工锤震源的隧道地震超前预报模拟对比试验,地震信号分析结果表明,相比之下水平电磁冲击震源具有能量高、频带宽和一致性好等优点。