伴随着我国经济的快速发展,最近几年高速公路、铁路等民生项目的投资力度加大,再加上我国特殊的地理环境,使得我国的隧道项目数量急剧增加。本人所在实验室自主研发的一款分布式地震勘探系统,利用分布式系统的灵活性,多个采集器通过级联的方式连接,增加采集器的数量,减少炸药的激发次数,实现少炮激发、多点接收的数据采集,通过提高空间定位精度、降低施工风险实现对隧道进行超前探测。本文基于该分布式隧道地震勘探系统,展开对地层成像技术的研究,搭配这样的仪器,将处理好的地震信号转化为有用的地质构造信息,并以图像的形式呈现。本文涉及到的主要技术环节有:滤波、初至拾取、提取反射波、分离横波与纵波、进行速度分析、进行偏移成像、反射层提取等。本文对分布式隧道地层成像技术的所有技术环节进行介绍,阐明了每个环节在成像技术当中的作用,介绍每个环节涉及到的技术,并对其中三个非常关键的环节:初至拾取、波场分离和偏移成像展开了详细的研究。从初至拾取的作用原理出发,本文对多种传统初至拾取方法进行了研究,并通过实验室实测隧道地震信号对传统的初至拾取算法包括:能量比法、长时短时均值比法、AIC法进行了相互比较与验证,在此基础上提出了对于长时短时均值比初至拾取算法的改进研究。接着对波场分离涉及的两个环节:反射波提取和横纵波分离,本文进行了详细研究。提取反射波是因为隧道内地震信号的反射波才是想要的有用信号;横纵波之间存在差异,分离后分别成像处理可以提高资料解释的精确度。研究F-K变换与Radon变换在反射波提取当中的应用,以及视速度法和极化滤波法在横纵波分离当中的应用。本文利用Kirchhoff法进行偏移成像,并将成像结果体现为图像形式。从偏移成像的原理出发,研究Kirchhoff法在这个环节的适用性;从波动方程出发,利用格林定理,推到Kirchhoff法的积分公式,再进一步推导出Kirchhoff法的偏移公式。本文研究的地层成像技术对于本实验室研发的分布式隧道地震勘探仪器系统具有很重要的指导作用,为实验室实现从数据采集到数据解释整套流程、降低探测成本,提升自主研发仪器的竞争力打下坚实基础。