目前,采用TBM(盾构机)施工的隧道工程占比增多。相比于传统钻爆法施工的隧道,TBM机占据了狭小隧道中大部分空间,这使得原本适用于钻爆法的传统隧道超前探测方法,由于设备布设空间无法满足,不再适用于TBM法的超前探测工作中。而目前针对TBM法施工隧道的超前探测方法较少,针对此问题本文对聚集电流频率域激发极化法的正演问题做了详细的研究。研究内容以点电源的边值问题为出发点,利用加权余值法推导了出其泛函问题,并采用有限单元法求解变分问题。基于电场叠加原理,通过组合多个同性源实现聚集电流效果。利用C++的面向对象的编程技术,集成Intel MKL框架和Eigen开源线性代数算法库,编写了2.5D有限元正演模拟程序。使用具有解析解的两层地电模型验证了正演程序的正确性,并设计多组地表以及隧道中布置不同电极距的多同性源模型,通过对比分析不同极距的电场分布情况阐明了聚焦电流的有效性。对实际中隧道施工所遇到的复杂多变的地质构造进行归纳概化,利用概化模型的正演模拟结果来验证该方法的有效性以及探索模拟测量所得的百分比频率效应和归一化电位两类参数的变化规律。在聚集电流激发极化法隧道超前探测的正演模拟过程中设计了多组正演模型,从对单一的断层和溶洞模型的正演模拟结果中发现,该方法在含水构造距离隧道越近时其探测的灵敏度越大,探测距离受异常体规模、电阻率、位置等因素的影响。从组合断层和溶洞模型的正演模拟中发现,位于隧道工作面较近的异常体会屏蔽其后方异常体的信息,而对于存在旁侧异常时,聚集电流的方法可以有效压制旁侧异常体的干扰,模拟测量结果可以很好的反映隧道前方目标异常体。通过上述正演研究表明,布设多同性电极形成聚集电流的方法是有效的。聚集电流激发极化法具有压制旁侧干扰、提高探测精度的优点。总体上该方法的有效探测距离为隧道前方20m范围内,可以满足实际隧道超前探测工作的要求。正演模拟是反演解释的基础,上述内容为进一步进行聚焦电流频率域激发极化法的反演提供了理论基础。