地質(zhì)雷達超前地質(zhì)預報正演模擬.pdf

1、地質(zhì)雷達(Ground Penetrating Radar，簡稱GPR)是利用高頻脈沖電磁波探測地下介質(zhì)分布的一種地球物理探測方法，它以其輕便、快速、分辨率高、抗干擾能力強、無損傷性等優(yōu)勢，在隧道工程建設超前地質(zhì)預報中有著廣泛的應用。
　　論文對國內(nèi)外地質(zhì)雷達技術(shù)發(fā)展狀況和理論研究現(xiàn)狀進行總結(jié)歸納，在此基礎上，提出地質(zhì)雷達正演模擬研究的內(nèi)容及其意義。文章一方面概括了地質(zhì)雷達的基本工作原理；另一方面，從麥克斯韋方程出發(fā)對電磁波理論進

2、行了研究。
　　論文以時域有限差分法(Finite Difference Time Dommn Method，簡稱FDTD)為核心，以麥克斯韋方程為出發(fā)點，對地質(zhì)雷達正演模擬研究方法進行詳細研究。論文對時域有限差分法進行概述，奠定了本文的研究基礎。再從麥克斯韋方程組出發(fā)，應用時域有限差分法對其進行近似展開，得到Maxwell方程組的FDTD格式。在截斷邊界處設置完全匹配層(Perfectly Matched Layer，簡稱PML

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