本发明公开了一种多源数据融合传感三维隧道不良地质探测方法，包括建立隧道三维几何模型，应用有限元分析软件对隧道掌子面及两侧进行多维传感器布设，以获取多维状态变量参数和多维检测变量参数；通过多个同质检测变量参数间的相关性，将三维几何模型划分出多个敏感区域，并融合得到每个敏感区域对应的综合检测变量参数；根据每个敏感区域内的状态变量参数计算自适应调节系数，并利用自适应调节系数校正综合检测变量参数，进而提取不良特征信息；每个敏感区域分别建立FCM分类器进行独立的初步诊断，并根据FCM分类器的识别率确定模糊测度，进而采用模糊积分算法进行融合诊断。通过本发明能够对隧道不良地质进行探测和诊断，准确性高。