探地雷达波场二维有限差分正演模拟

探地雷达作为一种新兴的地球物理方法,其广泛应用于能源、工程勘探等领域。该方法具有分辨率高、数据采集迅速、工作效率高等特点,在越来越多的领域中发挥重要作用。从Maxwell旋度方程组出发,利用均匀网格剖分技术将计算区域离散,以有限差分法的中心差分格式代替微商,推导出二维波动方程有限差分格式。重点对比分析第一类Dirichilet边界条件、透明边界条件、Clayton-Engquist-Madja吸收边界条件和Reynolds边界条件对计算区域边界人工虚反射的吸收效果。并以Reynolds吸收边界条件为基础,对典型地质体雷达波响应特征进行模拟分析。为探地雷达反演技术和室内资料处理解释提供参考依据。     

地质雷达时域有限差分法二维正演模拟

通过电磁学的基本理论,采用时域有限差分法得到MAXWELL方程的差分格式,模拟电磁波在隧道结构介质中的传播特性,通过建立的正演地电模型,采用MATLAB软件计算得到二维数值模拟结果,模拟结果和实际模型的比较吻合.     

探地雷达正演模拟方法研究

目前探地雷达的应用领域的迅速扩大,探地雷达质料剖面的精度要求也越来越高,作为资料反演解释基础的各种正演模拟方法得到了不同程度的发展。以探地雷达正演模拟的基本原理为出发点,分别介绍了以射线理论为基础的射线追踪法和以波动方程为出发点的时域有限差分法和有限单元法。随着计算技术的高速发展,运算速度得到了显著的提高,以波动方程为基础的正演模拟方法由于其高精度等优点而占据了主导地位。最后总结了各种正演模拟方法的优缺点和适用范围及其发展方向,为探地雷达进一步的正演模拟研究奠定了基础。     

色散介质的探地雷达正演模拟

利用时域有限差分(FDTD)法进行地下管线的探地雷达剖面正演合成,采用单轴各向异性理想匹配层(UPML)作为吸收边界,结合辅助场的方法,推导色散介质的二维FDTD迭代公式,并分别在土壤为均匀介质和色散介质的情况下,详细分析地下管线的电磁波响应特征,总结媒质参数对管线的电磁波响应的影响规律,研究结果对野外资料的解释有一定的指导意义.     

顶板离层检测的二维地质雷达正演数值模拟

 为了能够识别顶板中的隐藏离层信息,从而为预防顶板事故的发生提供判断依据,运用GprMax地质雷达(GPR)模拟软件对顶板中的离层进行二维正演模拟,并研究顶板离层的地质雷达图像特征。基于时域有限差分(FDTD)原理,建立了不同频率、不同离层厚度、不同介电常数和不同离层深度的四类几何模型并进行正演模拟。最后通过对这四类模拟结果的图像特征进行分析,证明地质雷达正演模拟方法用于顶板离层检测是可行的。     

地质雷达二维时域有限差分正演

该文从麦克斯韦(Maxwell)两个旋度方程出发,分析了地质雷达二维TM高频电磁波的特性,运用K.S.Yee氏建立的网格对地质雷达的传播空间进行剖分,建立了地质雷达二维时域有限差分数学模型,并推导出地质雷达正演模拟方程;通过对地质雷达常见的*.dzt数据存储格式的分析和了解,把用自制的C语言模拟程序模拟出来的数据导入到雷达系统中成图;并通过对两个常见的地电模型的模拟取得了满意的效果。     

探地雷达在隧道超前地质预报中的应用

超前地质预报是隧道工程的基本工作环节之一,对于保障施工安全、提高施工效率有十分重大的意义。探地雷达是短期超前预报中最常使用的仪器,其工作效率较高,占用工时较短,有较高的准确性,能对隧道工程进行经常性的预报,因此其应用十分广泛。黔大高速东清段的苗寨沟隧道和官坝隧道,其隧址区主要的不良地质现象为岩溶,属于典型的岩溶隧道。通过对实际工程案例的研究,简要总结了岩溶和岩溶裂隙出现在掌子面前方时,雷达波形的主要特征,以期对今后类似工程提供一定参考和借鉴。     

混凝土路面脱空区的探地雷达正演模拟

混凝土路面脱空是道路主要病害之一,在路面改造修补之前必须对其进行查明。探地雷达法具有无损、高效、直观、经济等优点,已被广泛用于道路检测中。该文简要介绍了探地雷达的基本原理,重点对混凝土路面不同充填脱空区进行雷达正演数值模拟,总结了不同性质脱空区的雷达图像特征和规律,结合工程实例,验证了正演模拟的正确性。该文对雷达图像解译具有较大的指导意义。     

探地雷达技术在隧道施工超前地质预报的应用

探地雷达具有高效、灵活、便捷的特点,在越来越多的地下工程探测中得到广泛的应用。在隧道工程建设中,因不可预见的复杂地质因素,导致如突水、突泥、塌方等多种事故发生。目前,超前地质预报中的地质雷达探测技术已成为确保隧道安全掘进的关键保障。通过工程实例表明,探地雷达对隧道前方超前地质预报结果与实际揭露地质情况高度吻合,可以高效地指导现场施工,避免事故发生。     

探地雷达隧道超前预报的数值模拟及应用分析

隧道地质超前预报在指导隧道安全施工中起着重要的作用,探地雷达法作为常用的隧道超前预报方法,具有探测效率高、对施工干扰小的优势,但在成果精确解释和探测深度方面存在不足。运用gprmax正演模拟软件,探讨了正演基本参数的选取,对隧道施工中遇到的常见不良地质异常体进行正演计算,得到不同地质异常体的正演图像特征,并结合工程实例,为探地雷达在隧道超前预报中取得更好的探测效果提供了借鉴。     

二维时域有限差分法对路面雷达的正演模拟

用二维时域有限差分（2D-FDTD）法建立路面雷达的模型。采用实际路面雷达发射波源和Mur的二阶吸收边界条件，对几个典型路面雷达模型进行了正演模拟。通过理论验证实际三层路面结构正演模拟；研究了路面介质的介电常数和电导率对路面雷达反射波的影响，对介电常数及电导率变化的不同情况进行了正演模拟。结果表明路面介质的介电常数太小影响路面雷达反射波的时延，某层介电常数的增大或减小都会引起前一层表面波幅同时增大或者减少，而电导率主要影响除前一层反射波之外的其他结构层界面的反射波波幅，电导率越大，反射波幅越小；同时给出了路面脱空的正演模型模拟解释。     

采空区的二维正演数值模拟

采用Emage-2D软件中的PW2D模块,建立了低阻采空区和高阻采空区的二维正演模型,并分别模拟分析了在采深、工作面斜长变化时的视电阻率变化规律。为采空区的探测提供了理论依据。     

探地雷达在巷道掘进超前探测中的应用

介绍了探地雷达在巷道掘进过程中跟踪超前探测的应用情况,说明了用探地雷达方法来超前探测掘进前方地质状况,指导现场施工是准确可行的,为预测预报掘进头前方不明地质情况,指导施工提供了一种有效手段。     

龙塘沿铁矿井巷工程探地雷达超前预报

通过在龙塘沿铁矿开展探地雷达超前预报实践,在地质理论的指导和约束下进行探地雷达成果解译,可在很大程度上减少或消除物探结果的多样性。在矿区范围内,利用地质与地球物理联合反馈法建立了区内5种重要地质体(完整稳定灰岩岩体、无水破碎带、含水破碎带、铁矿体、支护锚杆等干扰物(钢筋))的探地雷达预测模型,并研究了矿山井巷工程中钢筋对雷达探测的干扰特征以及在成果解译过程中干扰消除方法,并进一步阐述了探地雷达成果解译的发展方向,供相关研究参考。     

采用探地雷达对隧道掌子面前方地质状况进行超前预报

探地雷达是用高频无线电波来确定介质内部物质分布规律的一种地球物理方法。在断层、地下水、裂隙及其影响等不利地质情况下,常诱发坍塌、冒顶、涌水等地质灾害发生,利用该方法,能够较准确地预报出掌子面前方20 m左右范围内的地质状况。通过实例对地质雷达扫描图像进行了具体的解译,对隧道实际开挖进行现场跟踪,并对设计、预报成果和实际揭露资料进行对比,说明探地雷达是隧道施工中的一种较好的超前地质预报手段。     

矿井电阻率超前探测正演模拟

阐述了基于COMSOL Multiphysics的矿井巷道直流电阻率超前探测正演过程,首先通过正演模型COMSOL Multiphysics模拟解与理论值的对比分析,验证了应用COMSOL Multiphysics进行矿井巷道直流电超前探测正演模拟的正确性与可行性。建立矿井巷道超前探测的三维地电模型,通过COMSOL Multiphysics正演模拟,研究了巷道前方存在不同形状异常体时矿井超前探测视电阻率曲线的形态及极值点位置。正演结果表明,相比于三极装置,二极装置更适合于超前探测,且相对于板状异常体,超前探测对球状异常体探测效果更好。     

煤矿掘进巷道地质雷达超前探测数值模拟及应用

基于电磁波传播理论和时域有限差分原理,通过开展正演模拟,分析了地质雷达的反射响应特征,进一步表明地质雷达应用于煤矿掘进巷道超前探测中的有效性。在新景矿针对已知地质异常进行雷达探测,依据探测结果并结合正演结果,总结了10种地质异常或现象的地质雷达反射特征。以此为基础开展应用试验,地质异常体探测准确率可达89%,地质雷达在煤矿掘进巷道超前探测中的应用效果进一步得到提升。     

地下管线及油污泄漏地质雷达正演模拟研究

在地下空间建设开发过程中,由于施工挖坏地下管线导致的工程事故频发,因此对地下管线及其泄漏物进行监测和评估具有重要意义。通过建立理想条件下地层结构模型,采用基于时域有限差分法（FDTD）的GPRMax程序,通过MATLAB编程对不同地下管线及油污泄漏情况进行地质雷达正演模拟,通过频谱分析得出管线及油污在雷达图像上的典型特征信号,给出了地下管线及油污泄漏的地质雷达探测信号分析基本原则。结合工程实例,验证了地下管线及油污泄漏地质雷达探测正演模拟和分析原则的可靠性。研究有助于对地下管线及油污泄漏实测雷达图像的解读,为相关工程应用提供参考。     

探地雷达在煤矿井下地质预报中的应用

利用探地雷达作为煤矿井下地质预报的手段,结合工程实例,采用50、200MHz 2种频率天线对山西某煤矿井下工作面及底板地质异常体进行预报。经过实际揭露,发现此方法可有效探测出地质异常体且探测距离提高到了50 m,突破了现有30 m的探测限制,同时精度可达3 m。     

隧道超前地质预报中的地质雷达图像分析

该文简要介绍了地质雷达的基本原理、测线布置方法及参数特征,并结合电磁波反射理论讨论了雷达图像的解释方法;根据应用实例,分析和阐述了完整岩体、断层破碎带、富水带、裂隙密集带及岩溶发育带等几种典型地质体在地质雷达探测中的成像特点;通过应用实例,表明地质雷达技术用于超前地质预报,指导现场施工是准确可行的.