基础设施建设是我国重要的发展任务,隧道工程在我国在公路和铁路建设中发挥了重要作用。隧道工程在地质情况复杂的区域容易受到断层、岩溶等不良地质体的影响,施工难度大并存在较大的危险。如何保证超前预报技术的准确性一直是重点研究课题。本文结合数值模拟方法与现场实验分析,研究在地质条件复杂地区中的综合物探预报技术的效果,目的是为了进一步提高隧道掌子面前方地质预报的准确度。论文的主要研究内容及研究成果包括以下方面:(1)本文研究了国内外隧道超前预报的发展历程及存在的问题,结合对隧道中以断层、岩溶等为代表的典型地质灾害的研究,对各类隧道超前预报方法进行了研究,阐明了物探类预报方法的重要作用及优势,分析了各类物探预报方法的特点及不足,明确了单一物探预报方法的局限性,而TSP技术、瞬变电磁法、探地雷达法的组合预报方法能够在发挥自身优势的基础上弥补各方法的缺陷,互相验证单一物探方法的结果,为隧道工程提供更准确的预报信息。(2)研究了TSP技术、瞬变电磁法、探地雷达法的基本原理及观测方法,明确了数据采集与资料处理解释的流程与准则,在理论研究的基础上进行正演数值模拟。TSP技术的正演模拟主要模拟隧道中存在断层和岩溶时地震波的传播特征以及响应情况,直观地反映观测过程与响应特点,并结合实地的观测数据综合分析隧道典型地质灾害的反射层位及力学参数图的图像特点,总结TSP技术的预报中的解译标志。瞬变电磁法正演模拟将断层、岩溶地质灾害简化为层状模拟并研究瞬变电磁法对于高阻体、低阻体以及不同大小地质体的勘探效果,结合对不良地质体的实地探测,完善了瞬变电磁法的地质灾害判别标准。探地雷达法的正演模拟研究了电磁波在断层、充水和充气空洞模型中的响应特征,分析响应特征的产生原因,结合应用实例分析探地雷达法的预报能力。在对综合物探预报方法的研究过程中,结合已有的资料解释标准,总结了隧道超前预报的解译标志。(3)结合正演模拟结果对综合物探预报方法在隧道中的实际应用进行分析,可以发现TSP技术虽然探测深度大,而探测精度较低,在对断层破碎带、软弱夹层等面状构造的探测效果将好,但是对岩溶、暗河的探测效果还有所欠缺;瞬变电磁法探测能力较大,精度也相对较低,对低阻体敏感,但对于高阻体的勘探效果一般;探地雷达法探测深度小,精度高,能够查明断层破碎带、裂隙等构造,但受到水的影响较大。综合物探预报方法能够更准确地完成地质预报,能够提供更可靠的预报结果,为隧道工程提供更好的安全保障。