电阻率层析成像（ERT）是电法勘探的分支。由于对具有不同电阻率差异的地电体响应敏感,一直以来被广泛的应用到水文地质,岩土工程,矿产资源,环境工程、考古的探测中。其中,高密度电法探测分辨率深度随着深度的增加而降低,对异常体分界面刻画能力较差,对竖向并排分布的异常体不能实现单独识别。由于采集方式受限,反演成像为倒梯形分布。跨孔电阻率CT探测分辨率随着跨孔间距的增加逐渐降低,在电极附近容易出现较大畸变。由于该方法采用“透视对穿”的原理,对水平并排分布的异常体分辨能力较低。由于R型测线布置的井地电阻率CT探测范围有限,对位于探测边缘的异常体没有很好的识别能力。以上各方法存在的缺点在实际应用时为不良地质的图像解译带来了极大的干扰。目前常规电阻率成像多以二维剖面为主,在实施探测时如果探测剖面过多,反演解译时需要结合剖面的具体里程位置才能对异常体的分布情况有很好的识别能力。此外,二维综合物探多通过对比不同方法探测结果实现异常体的解释,不同探测数据的关联性较弱,二维反演结果的空间直观性较差。针对上述问题,本文提出了一种基于主成分分析法的多种电阻率反演数据融合三维成像方法。主要研究内容如下:（1）本文首先针对实际工程中不良地质体的覆存状态,建立了多种地电模型进行数值模拟反演分析。总结了不同富水溶洞、孤石分布时各种ERT方法的成像特征。其次,采用主成分分析法,对不同电阻率反演数据两两组合进行融合成像。通过数值模拟发现,ERT方法对具有不同物性差异的地电体响应敏感,但各种方法均存在成像缺陷。通过反演数据融合可以显著提高单种方法对异常体的刻画能力,使得不良地质体的定位更加准确。（2）笔者所在课题组选用了一块空地,开展了室外模型试验。通过装满水的铁桶模拟溶洞分布,验证数据融合方法应用于实际工程的可行性。通过室外试验发现,试验结果与数值模拟得到的结论相互吻合,验证了通过数据融合成像可以更加准确刻画异常体的分布。该方法对浅层多个并排分布的地电体具有很好的识别能力。（3）针对二维探测剖面异常体的可视性、数据关联性较差的问题。建立了隧道内部和地表两套二维数据的三维坐标转换公式,将同一工程背景下不同位置的二维探测剖面的反演数据归至同一坐标系下实现三维成像,提高了数据之间的关联性,使得成像结果更为直观;其次分析了三维成像方法的成像效果并探讨了该方法的优势和局限性。（4）结合湖南湘西大坝隧道突涌水、大连地铁孤石探测项目,开展了三种电阻率层析成像研究。通过对比单种方法和反演数据融合以后的图像特征可知,反演数据融合弥补了以住凭借经验对不同物探数据结果进行对比分析的方法的不足,使得不同物探数据对同一目标体的综合刻画更为准确。提高跨孔电阻率CT在孔附近成像较差的问题,减少了电极附近的假异常体分布,提高了高密度电法在竖向的分辨率和跨孔电阻率CT法在横向的分辨率,增强了高密度电法对于异常体边界的识别能力,增强了井地电阻率CT在外围低敏感区域的成像能力。另外,通过三维坐标转换公式实现了融合后二维探测数据的三维成像,使得相应探测结果解释变得更直观,更全面。通过在湖南湘西隧道项目和大连地铁孤石探测的应用证明,该方法能够克服单种ERT成像缺陷,更为准确地圈定了异常体的分布范围,为隧道安全施工提供关键的技术指导。最后,笔者通过对比国内外研究成果讨论总结了本文研究内容主要成果,并提出了相应的展望。