地質(zhì)雷達(dá)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)正演模擬.pdf

1、地質(zhì)雷達(dá)(Ground Penetrating Radar，簡(jiǎn)稱GPR)是利用高頻脈沖電磁波探測(cè)地下介質(zhì)分布的一種地球物理探測(cè)方法，它以其輕便、快速、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、無損傷性等優(yōu)勢(shì)，在隧道工程建設(shè)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中有著廣泛的應(yīng)用。
　　論文對(duì)國內(nèi)外地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r和理論研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)歸納，在此基礎(chǔ)上，提出地質(zhì)雷達(dá)正演模擬研究的內(nèi)容及其意義。文章一方面概括了地質(zhì)雷達(dá)的基本工作原理；另一方面，從麥克斯韋方程出發(fā)對(duì)電磁波理論進(jìn)

2、行了研究。
　　論文以時(shí)域有限差分法(Finite Difference Time Dommn Method，簡(jiǎn)稱FDTD)為核心，以麥克斯韋方程為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)地質(zhì)雷達(dá)正演模擬研究方法進(jìn)行詳細(xì)研究。論文對(duì)時(shí)域有限差分法進(jìn)行概述，奠定了本文的研究基礎(chǔ)。再從麥克斯韋方程組出發(fā)，應(yīng)用時(shí)域有限差分法對(duì)其進(jìn)行近似展開，得到Maxwell方程組的FDTD格式。在截?cái)噙吔缣幵O(shè)置完全匹配層(Perfectly Matched Layer，簡(jiǎn)稱PML

3、)邊界條件。激勵(lì)源選擇與實(shí)際天線接近的Ricker子波。
　　最后，論文基于時(shí)域有限差分法，利用GprMax對(duì)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)進(jìn)行正演模擬。首先針對(duì)各向同性均勻地質(zhì)模型進(jìn)行正演模擬，地質(zhì)雷達(dá)信號(hào)在介質(zhì)中的傳播特性進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上就層狀模型、圓形目標(biāo)體、矩形目標(biāo)體、階梯形模型加進(jìn)行正演模擬研究，用以模擬斷層破碎帶、富水帶、溶洞等不良地質(zhì)體。然后，對(duì)Debye型色散地質(zhì)模型進(jìn)行正演模擬，結(jié)合模型對(duì)地質(zhì)雷達(dá)信號(hào)在色散介質(zhì)中的傳播特性進(jìn)行