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原文传递地质雷达超前地质预报正演模拟

论文题名：	地质雷达超前地质预报正演模拟
关键词：	地质雷达;正演模拟;时域有限差分;隧道超前预报
摘要：	地质雷达(Ground Penetrating Radar，简称GPR)是利用高频脉冲电磁波探测地下介质分布的一种地球物理探测方法，它以其轻便、快速、分辨率高、抗干扰能力强、无损伤性等优势，在隧道工程建设超前地质预报中有着广泛的应用。　　论文对国内外地质雷达技术发展状况和理论研究现状进行总结归纳，在此基础上，提出地质雷达正演模拟研究的内容及其意义。文章一方面概括了地质雷达的基本工作原理；另一方面，从麦克斯韦方程出发对电磁波理论进行了研究。　　论文以时域有限差分法(Finite Difference Time Dommn Method，简称FDTD)为核心，以麦克斯韦方程为出发点，对地质雷达正演模拟研究方法进行详细研究。论文对时域有限差分法进行概述，奠定了本文的研究基础。再从麦克斯韦方程组出发，应用时域有限差分法对其进行近似展开，得到Maxwell方程组的FDTD格式。在截断边界处设置完全匹配层(Perfectly Matched Layer，简称PML)边界条件。激励源选择与实际天线接近的Ricker子波。　　最后，论文基于时域有限差分法，利用GprMax对超前地质预报进行正演模拟。首先针对各向同性均匀地质模型进行正演模拟，地质雷达信号在介质中的传播特性进行研究，在此基础上就层状模型、圆形目标体、矩形目标体、阶梯形模型加进行正演模拟研究，用以模拟断层破碎带、富水带、溶洞等不良地质体。然后，对Debye型色散地质模型进行正演模拟，结合模型对地质雷达信号在色散介质中的传播特性进行研究，在此基础上对断层破碎带、富水带等模型进行正演模拟。另外，结合实际工程，对各种施工干扰因素，如格栅、锚杆、施工台车等进行正演模拟。使正演结果在隧道掌子面前方地质情况预报起到实质性指导作用。
作者：	李亚飞
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	陈铁林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文