突涌水灾害是隧道施工中面临的较大的危害,尤其是在TBM 施工隧道中。受地形地貌的影响,在前期的勘察中很难全部查清深埋隧道沿线的突涌水灾害源。另外,TBM 施工中没有有效的TBM 不良地质超前预报方法。在TBM 施工中提前探明隧道掌子面前方的含水构造,并在施工中提取采取处置措施,对于预防突涌水灾害具有重要意义。因此,亟待提出TBM施工中的不良地质超前预报方法、技术与仪器。由于TBM 隧道中的空间限制及强烈的电磁干扰,许多地球物理方法很难在TBM 隧道中进行应用。激发极化法采用多个同性源的聚焦探测模式,具有压制后方低阻干扰的作用,因此将多同性源观测方式用于TBM 施工隧道超前探测具有一定的可行性。在多同性源观测模式的基础上,提出“2 圈屏蔽+ESCAN”的TBM 新型观测模式,通过对TBM 的响应特征进行分析,通过TBM 修正系数对观测数据进行修正,从而剔除了TBM 金属体的影响。结合TBM 新型模式提出数据加权的三维反演方法,并结合深度加权函数,提出了加权函数的三维反演方法。基于多路同性源大电流恒流与多通道同步采集的设计思想,研发TBM 机载探测仪器与装置,实现了激发极化探测系统与TBM 的一体化与集成化。最后在吉林引松TBM 上进行现场试验与应用,验证了TBM 搭载的前向三维激发极化超前探测系统的有效性与实用性。