复电阻率法(CR),又称为频谱激电法(SIP),是以各类岩、矿石与围岩的频率域激发极化特性差异为物性基础的一种地球物理勘探方法。多参数是复电阻率反演的主要特征,开展复电阻率多参数的非线性反演研究具有一定意义。本文从有限元法数值模拟理论及系统控制理论出发,采用有限元数值模拟方法、人工神经网络非线性反演算法、电路仿真模拟等方法手段,进行了基于并行电法的复电阻率2.5维正演、复电阻率多参数反演以及激励电流源信号分析的研究。复电阻率2.5维正演研究工作以并行电法观测系统作为测量模式基础,以直流电阻率方法作为理论计算基础,在忽略电磁耦合条件下,引入Cole-Cole模型,形成一种基于并行电法的复电阻率正演模拟计算体系。同时在正演计算过程中,引入伪δ源,使源点处奇异特征降低,提升了ILU-BICGSTAB迭代计算的精度。源点附近电位值与解析解电位值的相对误差,降至0.15%以下,离开源点后节点电位相对误差在0.08%以下甚至更小。正演计算流程上,充分吸收并行电法观测模式,引入近似边界条件和并行计算框架,使正演计算的效率得到了进一步提升。电路仿真模拟实验研究发现,单频正弦型信号,仅获得激励单一频率响应,测量精度较高但测量效率低,所花时间成本高;矩形脉冲方波型激励信号,观测稳定场抗干扰能力较强,适合直流电法勘探,同时可以获得靠近主频的谐频响应,较单频信号测量效率有一定提升;M序列伪随机激励信号,第一主瓣频率丰富,相关谱法计算辨识精度高,抗随机干扰能力强,是复电阻率法勘探的较为理想的激励电流源信号。针对复电阻率多参数非线性反演问题,构建了基于量子粒子群算法(QPSO)与BP神经网络相结合的反演算法,反演计算过程中避免了求解各参数偏导矩阵的困难,算法输出即反演结果,逻辑结构简洁明了。反演结果表明,QPSO-BP算法反演对异常边界刻画较为清晰,对各参数数值较为贴近。通过建立煤层底板典型极化异常体地电模型,研究了不同构造形态以及不同导水时刻的视复电阻率幅值、相位和极化率的正演响应特征。发现煤层底板极化异常体的空间范围变化,会引起观测区域内视复电阻率幅值、相位以及极化率的相应变化。针对底板极化异常体反演问题,结合待反演异常体空间结构特征,合理设置训练与测试样本,反演结果表明,QPSO-BP反演算法对有着相似特征的正演观测数据具有良好的联想能力,反演边界刻画较为明显,富水极化异常区反演结果较为吻合。对于较为复杂的底板隐伏断层和底板非常规形态导水通道有着较好的反演效果。