在岩溶地区施工常遇到地下水、孤石、溶洞等不良地质条件。跨孔电阻率法作为超前地质预报的一种方法,常用来提前探明地下地质状况。然而这种方法在观测模式、反演理论和模型参数方面仍存在一些不足。为了改善基于Tikhonov正则化的灵敏度迭代法对初值、噪声敏感、容易陷入局部最优等缺陷,解决传统观测模式普遍存在的观测数据量少、反演精度低和无法有效抑制多解性的缺陷,探明跨孔电阻率法的探测精度与模型参数（钻孔间距、电极间距、溶洞位置和孔深-孔径比）之间的影响规律。本文主要做了以下研究工作:（1）提出了一种新型四极观测模式。通过建立小型溶洞、大型溶洞和复杂型溶洞三种有限元数值算例,对比分析在不同观测模式的溶洞反演结果,结果表明:新型四极观测模式可以大幅度增加观测数据量并提升数据的有效性,从而提升反演的精度,最终可以提供更加精准的地下溶洞超前预报结果。（2）提出了一种基于经验学习算法的反演方法。通过建立小型、大型和串珠状溶洞三种数值算例、三种不同形态（包括裂隙状、袋状和锥状）的三种不同充水状态（充水、半充水和充气）溶洞模型,对比分析不同的群体智能优化算法和基于Tikhonov正则化的灵敏度迭代法的反演成像结果。结果表明,基于经验学习算法的反演方法收敛速度快、精确度高,可以清晰的反演出溶洞的形态和充水状态,可显著提高跨孔电阻率法的反演成像分辨率和精度。（3）开展了跨孔电阻率法模型参数分析。通过建立不同模型参数的溶洞地电模型,分析不同参数对充水溶洞、充气溶洞的反演成像规律。结果表明,跨孔电阻率法的探测精度与钻孔间距、电极间距成反比,与孔深-孔径比成正比,同时溶洞模型在探测区域中部时反演效果最好。（4）开展了溶洞室内物理模型试验。采用新型四极观测模式进行跑极测量,并将采集的电流和电势差数据导入基于经验学习算法的反演方法Matlab程序。反演结果与实际情况对比分析可知:在考虑有电势差的测量误差、室内物理模型误差和背景土体非均质性的影响下,反演结果基本反映了溶洞物理模型的真实位置情况。初步验证了基于经验学习算法的反演方法和新型四极观测模式的实际反演效果。（5）开展了溶洞探测现场实验。采用新型四极观测模式进行跑极测量,并将采集的数据导入基于经验学习算法的反演方法Matlab程序。反演结果与钻探结果对比分析可知:反演结果可以准确的反演出溶洞的位置和形态,为实际工程提供准确的地质预报结果。进一步验证了基于经验学习算法的反演方法和新型观测模式的实际工程应用效果。