深埋隧道综合地质预报理论研究及应用

第1章 绪论 1.1 研究意义 1.2 瞬变电磁法发展现状 1.3 钻孔地质雷达发展现状 1.4 各向异性介质中地震波法研究现状 1.5 本书的主要内容 第2章 矩形回线源激发的时间域电磁场 2.1 垂直磁偶源激发的频率域电磁场 2.1.1 互补解 2.1.2 特解 2.1.3 通解 2.1.4 垂直磁偶源激发的频率域电磁场 2.2 矩形回线源激发的频率域电磁场 2.2.1 空气中的电磁场 2.2.2 均匀半空间中的电磁场 2.3 矩形回线源激发的时间域电磁场 2.3.1 G-S算法 2.3.2 下阶跃电流激发的阶跃响应 2.4 本章小结 第3章 三维有限差分方法 3.1 控制方程 3.2 模型的离散化 3.3 时间剖分 3.4 初始值和时间步长的选取 3.4.1 初始时刻的确定 3.4.2 时间步长的确定 3.5 边界条件 3.5.1 地下边界条件 3.5.2 空气-地表边界条件 3.6 三维有限差分方程 3.7 本章小结 第4章 瞬变电磁法三维数值模拟 4.1 算法验证 4.1.1 均匀半空间地电模型 4.1.2 H型地电模型 4.1.3 K型地电模型 4.2 均匀网格剖分的空间步长对算法精度的影响 4.2.1 均匀半空间地电模型 4.2.2 H型地电模型 4.2.3 K型地电模型 4.3 非均匀网格空间步长对算法精度的影响 4.3.1 均匀半空间地电模型 4.3.2 H型地电模型 4.3.3 K型地电模型 4.4 时间步长对算法精度的影响 4.4.1 均匀半空间地电模型 4.4.2 H型地电模型 4.4.3 K型地电模型 4.5 模型算例 4.5.1 不同厚度相同埋深的水平低阻板状体 4.5.2 相同厚度不同埋深的低阻板状体 4.5.3 磁场垂直分量脉冲响应等值线剖面图 4.6 本章小结 第5章 钻孔地质雷达正演模拟 5.1 钻孔地质雷达电磁场特性 5.1.1 电磁波的基本特性 5.1.2 钻孔地质雷达场源 5.2 电磁波传播方程 5.2.1 Maxwell方程组 5.2.2 本构方程 5.2.3 GPR方程导出 5.3 FDTD差分方程 5.4 数值稳定条件 5.4.1 空间稳定性条件 5.4.2 时间稳定性条件 5.5 吸收边界条件 5.5.1 完全匹配层(PML)边界条件 5.5.2 单轴完全匹配层(UPML)边界条件 5.5.3 卷积完全匹配层(CPML)边界条件 5.6 吸收边界效果验证对比 5.6.1 均匀介质中吸收边界效果对比 5.6.2 非均匀介质中吸收边界效果 5.7 本章小结 第6章 钻孔地质雷达有限差分正演模拟 6.1 单孔反射数值模拟 6.1.1 均匀介质正演模拟 6.1.2 非均匀介质正演模拟 6.1.3 模拟数据与实测数据对比分析 6.2 跨孔探测数值模拟 6.2.1 均匀介质正演模拟 6.2.2 非均匀介质正演模拟 6.2.3 模拟数据与实测数据对比分析 6.3 本章小结 第7章 地质雷达层析成像算法改进 7.1 层析成像 7.1.1 直射线层析成像 7.1.2 层析成像基本方程 7.1.3 *小二乘正交分解法 7.2 基于互相关法的初至波旅行时提取 7.2.1 初至波旅行时提取分析 7.2.2 互相关函数法 7.2.3 改进的初至波旅行时提取实例 7.3 钻孔地质雷达天线数值模拟 7.3.1 天线收发信号方程 7.3.2 天线收发信号数值模拟计算 7.3.3 天线数值模拟实例 7.4 初至波旅行时影响因素分析 7.4.1 钻孔地质雷达天线中电磁波速度分析 7.4.2 均匀介质中旅行时的影响分析 7.4.3 非均匀介质中旅行时影响分析 7.5 初至波旅行时修正 7.5.1 射线传播路径修正 7.5.2 电磁波传播速度数值模拟计算 7.5.3 旅行时修正方程 7.6 本章小结 第8章 EDA介质中地震波参数反演 8.1 各向异性介质基本理论 8.1.1 各向异性介质的分类体系及其弹性矩阵 8.1.2 常见的地球各向异性介质 8.1.3 Bord变换 8.2 HTI介质中水平介质的非双曲线时差分析 8.2.1 HTI介质中对称面内反射波的时距方程 8.2.2 HTI介质中水平介质的动校正速度与方位角的关系 8.2.3 数值模拟计算 8.3 均匀HTI介质中倾斜界面的非双曲线时差分析 8.3.1 HTI介质中倾斜界面的动校正速度 8.3.2 HTI介质中三维动校正速度与射线参数的关系 8.3.3 层状介质中倾斜界面的Dix公式 8.3.4 倾斜HTI介质中P波参数反演 8.3.5 倾斜地层速度分析模型计算 8.4 EDA介质中非双曲线相似分析 8.4.1 EDA介质中水平界面的非双曲线时距方程 8.4.2 EDA介质中倾斜界面的动校正速度及时距方程 8.4.3 EDA介质中三维动校正速度与射线参数的关系 8.4.4 层状EDA介质中倾斜界面的似Dix公式 8.4.5 EDA介质速度分析数值计算 8.5 EDA介质参数反演 8.5.1 反演方法及流程 8.5.2 正演模型 8.5.3 反演成果 8.5.4 裂隙密度及地下水预测 8.6 本章小结 第9章 瞬变电磁法实例分析 9.1 工程地质条件 9.1.1 工程概况 9.1.2 工程地质条件 9.2 测区布置及成果分析 9.2.1 测区布置 9.2.2 成果分析 9.3 本章小结 第10章 钻孔地质雷达实例分析 10.1 模拟数据处理结果对比分析 10.2 实测数据处理结果对比分析 10.2.1 试验工程及地质概况 10.2.2 数据处理解译 10.3 本章小结 第11章 地震波法实例分析 11.1 工程地质条件 11.1.1 工程概况 11.1.2 工程地质条件 11.1.3 测区布置及成果分析 11.2 本章小结 参考文献