我国西南地区岩溶分布广泛,隧道施工过程中常发生突水、突泥等地质灾害,如何做好隧道超前预报工作,保障隧道的施工安全是当前重要的研究课题。地质雷达轻便、高效、分辨率高,能够实现隧道短距离目标体的精准探测。瞬变电磁法对低阻体分辨能力好,能实现隧道内含水体圈定和掌子面前方中距离地电结构定性分析。本文依托国家重点研发计划项目“典型覆盖区航空地球物理技术示范与处理解释软件平台开发”之课题“航空地球物理数据综合处理方法研究及软件开发”（编号:2017YFC0602202）以及“四川省峨眉至汉源高速公路工程科研项目”（LH-HT-45）的课题内容,从这两种物探方法的基本原理出发,分别讨论了不同目标体的雷达波传播特征、瞬变电磁场分布特征,总结了相应规律。之后将这两种方法运用到峨汉高速工程项目中,取得了较好的应用效果。关于地质雷达的研究:以麦克斯韦方程为基础,介绍了地质雷达的时域有限差分（FDTD）正演原理。接着运用Gpr Max3.0及Randa6.0等软件模拟了雷达波在完整岩体、溶洞、断层破碎带、软弱夹层等不良地质体中的传播过程,总结了雷达信号的传播规律和传播特征。最后将地质雷达运用到多条隧道的超前探测中,取得了较多的预报成果。关于瞬变电磁的研究:首先推导了均匀全空间下水平电偶极子、垂直磁偶极子及方形回线源的瞬变电磁响应,通过推导与数值计算发现中心回线装置全空间响应约为半空间响应值的2.5倍。接着介绍了三维有限元法的基本原理,并模拟了掌子面前方存在直立充水断层、充水溶洞及复杂地质体时的电磁场分布,研究发现对称模型的电场水平分量有正负之分且关于隧道轴线对称,电场线以对称模型两侧为中心向外扩散;对称模型磁感应强度垂直分量时间导数也关于隧道轴线对称,且从模型中心位置向外扩散衰减。通过模拟不同电阻率、不同埋深、不同规模溶洞的响应,发现地质体电阻率越低、埋深越浅、规模越大,其瞬变电磁响应越明显。之后在掌子面上布置了一条测线观测低阻立方体的瞬变电磁响应,从全区视电阻率断面图显示的低阻异常可以看到用瞬变电磁法探测低阻体有明显优势。最后将瞬变电磁法应用到隧道超前探测中,给出了掌子面前方围岩电性分布,根据已开挖隧道地质情况,验证了瞬变电磁法在隧道超前预报中的有效性。本文结合理论与实践,对隧道超前探测有了诸多认识。其中异常体电磁场的分布,地质雷达图像解译标志和瞬变电磁超前探水方法均可以为其它类似隧道的超前预报研究提供一定的经验和借鉴。