作为隐蔽工程的公路、铁路隧道等在施工过程中，由于前方地质情况不明，经常会因遇到断层、破碎带等不良地质体而导致塌方、涌水、突水等地质灾害，影响施工进度，造成严重的经济损失。因此，施工期间通过超前地质预报技术查明掌子面前方地质情况显得尤为重要。论文以地球物理勘探方法为研究目标，以隧道地震反射波法为基础，通过波在介质中的波动方程、反射和透射规律，阐述了TSP48超前地质预报系统的工作原理，基于层状地质模型推导并研究了多层介质反射波时距曲线的特点，并根据以上研究确定了超前探测系统布置的原则和采集参数的设置原则。理论对参数的选取有指导意义，但需要结合实地情况对参数调整才能使得解译结果符合实际。作者根据梅大高速公路隧道的实际地质情况，通过按理论参数进行探测和数据处理解译，并与探测区域开挖揭露情况比对分析，找出其中的偏差，并对数据整体分析，调整了影响数据解译结果的炮孔间距、装药量、初至拾取速度、滤波参数，经过重新处理后解译结果接近实际。最后根据多次实践验证参数选取的合理性，设计了一套符合梅大高速公路隧道的超前探测系统，并总结了提高解译精度的方法。实践表明，由于隧道内可供观测的空间位置有限、干扰因素多准确的达到预报精度的难度很大，TSP方法可以对未知地层进行150～200m的探测，对层状介质的探测效果较好，主要反映岩石的力学性质和运动学性质。受地震波传播过程中衰减的影响，对远距离解译的精度不够高，实际运用中使用TSP方法要有30～50m距离的重合段，以提高超前预报技术的可靠程度。现场数据采集过程中受到很多无法避免的因素干扰，数据采集质量大打折扣，极大的影响了后续数据处理和分析解译。因此，寻求合适的方法减小外界因素干扰，提高处理分析能力和探测精度，使得解译结果正确地反映实际围岩情况，是本论文研究的主要方向。