探地雷达有限元数值模拟及衰减特性探讨

从Maxwell方程组出发,推导了带衰减项与不带衰减项的探地雷达(GPR)有限元波动方程。利用matlab平台编译了二维GPR有限元正演模拟程序。通过对典型模型例子的模拟分析,给出了GPR电磁波衰减比的概念及其计算公式,加深理解了GPR电磁波在不同介质中的传播特性。在GPR正演模拟中,必须考虑衰减项的吸收作用,得到的模拟结果更符合GPR电磁波在地下介质中的传播规律,更有助于理解和掌握地下介质中探地雷达波的传播规律,对探地雷达资料的地质解释具有更好地指导意义。     

探地雷达在岩土工程勘察中的应用

探地雷达是利用超高频脉冲电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法,由于其具有高效率、高分辨率、高准确率等特征,在浅层岩土工程勘察中应用越来越广泛。以国道G110改造工程勘察为例,介绍探地雷达在岩土工程勘察中的应用,对于确定断层的深部展布状况和花岗岩囊状风化界面起到了重要作用,给勘探孔之间地质体的推断解释提供了科学依据。     

探地雷达空气回波特点及识别方法

探地雷达发射的电磁波在整个空间中传播,不可避免存在空气中回波.空气中回波可分为三种:直达波、系统振铃及反射回波.其中,直达波由于集中在探地雷达记录最初的很小时间段,对识别地下介质反射影响不大;系统振铃和地表反射体的回波是探地雷达探地工作的主要干扰.空气中反射体的反射回波时距曲线,一般有二种形式:双曲线型和线型.可以通过计算介质中电磁波的波速,来识别反射回波是空气中反射体形成的,还是地下介质反射形成的.     

探地雷达空气回波特点与处理方法

探地雷达发射的电磁波在整个空间传播,存在空气中回波,空气中回波可分为以下3种：直达波、系统振铃、反射回波。直达波位于探地雷达记录的初期很小时间段,对识别地下介质反射影响不大,系统振铃和地表反射体的回波是探地雷达探地工作的主要干扰。空气中反射体的反射回波时距曲线一般有两种形式：双曲线型、线型。可以通过计算介质中电磁波波速来识别反射回波是空气中反射体形成的,还是地下介质反射形成的。应用水平背景移除、二维滤波可以有效滤除探测剖面中的水平和倾斜同向轴干扰信号;利用地下介质和空气中雷达波速进行偏移处理的资料进行对比解释可以有效提高解释的正确性。     

地下人防巷道上方探地雷达异常特征与实际应用

探地雷达是利用宽带高频电磁波以脉冲形式来探测地表之下介质内部结构分布规律的一种地球物理方法。它广泛用于灾害地质勘查、浅地表地下隐蔽物探测和工程质量检测等众多领域。本文用正演方法给出不同情形下的地下人防巷道上方探地雷达异常特征,并据此进行了实际应用。提出了利用探地雷达法进行地下人防巷道探测时,在异常识别方面应注意的问题。     

透地雷达天线和脉冲传播特性的野外试验

透地雷达测量的生产解释，不仅需要对地下介质中的电磁波发射，传播和散射有准确了解，而且还需要具备有关介质中不同靶体异常反射特性的精确知识，透地雷达响应和测量剖面图经常是根据由地下介质简化的理论模型中电磁波传播的数值模拟和理论估计以通过理想化的目标对比和几何条件来进行解释。另一方面，在可控制的试验条件下实行野外试验在验证透地雷达系统操作性能以及在实际地质构造中提供数值测量方面是有效的。在罗马大学“拉萨     

探地雷达在公路质量无损检测中的应用研究

探地雷达是利用高频电磁波在地下介质中传播规律进行勘查和检测的一项现代高新技术,广泛地应用于灾害地质调查、公路工程质量的无损检测等浅层及超浅层工程地质勘查中。本文以探地雷达在公路工程质量无损检测中的应用为基础,简述其在该领域应用的方法原理,讨论了公路结构模型与探地雷达反射信号间的关系,最后给出应用实例,以说明该方法的应用效果。      

基于传输线法模拟探地雷达在多层介质模型中的传播

数值模拟是研究探地雷达电磁波在多层介质中传播规律的有效手段,传输线算法是一种基于Huygens原理的时域分析电磁场方法。这里阐述了TLM方法的基本原理及基本关系式,用TLM方法对多层介质进行了正演模拟,将模拟结果与FDTD方法合成结果进行了对比,结果表明了TLM用于GPR正演计算的正确性及有效性。应用该算法对已有模型进行了定性分析,验证了随着介电常数和电导率增大,雷达电磁波衰减加快的结论。     

探地雷达在黄衢高速公路K29-K30段溶洞探测中的应用

探地雷达是利用电磁波在不同介质中的传播速度不相矧的性质，来确定不同的地层结构，本文介绍了探地雷达的方法原理，叙述了其在黄山至衢州高速公路K29＋100-K29＋800段岩溶发育区的应用情况。     

有耗介质中电磁波传播的物理光学分析

利用电磁波在地下岩石中的传播规律来解决地质问题,是一种先进的物探方法.近年来,我国在应用钻孔电磁波法勘探金属矿体以及查明石灰岩喀斯特溶洞等方面取得了良好的地质效果.随着方法的发展,需要从理论上对电磁波在地下有耗介质中的传播规律作更深入的研究.举例来说,目前电磁波法的资料解释是以光的直线传播为基础的,这样就不能解释屏蔽体后面的衍射现象.本文在大量模型实验的基础上,对有耗介质中电磁波的衍射和散射作了初步研究.文中所阐明的有耗介质中的物理光学分析方法,在电磁波的传播理论和实际应用中有着一定的意义.     

随机介质中的探地雷达叠前逆时偏移成像

为了更好地分析探地雷达(GPR)叠前逆时偏移算法对实际地下随机分布介质的成像效果,采用随机过程的谱分解和混合型自相关函数理论构建了不同自相关长度的GPR随机介质模型。基于时域有限差分法(FDTD)构建了GPR叠前逆时偏移成像算法,其中FDTD用于计算正传和反传电磁波场,归一化互相关成像条件用于获取逆时偏移成像剖面。在此基础上,利用该算法对两个随机介质模型的多偏移距正演数据进行计算,并与相应背景介质为均匀介质的逆时偏移结果进行对比。结果表明:电磁波在随机介质中散射强烈,反射波扭曲变形、不连续,形成了明显的随机扰动,致使逆时偏移成像剖面的空间分辨率更低,低频噪声更强;自相关长度是影响随机介质中异常体成像效果的主要因素,自相关长度越小,异常体的成像越清晰,自相关长度越大,异常体的成像效果越差,且不易被识别。     

探地雷达在岩溶地区勘察中的应用

地质雷达是采用高频电磁波、宽频带短脉冲和高速采样技术的一种新型的物探方法。我国贵州岩溶分布十分广泛,地下岩溶洞穴严重威胁着工程建设和人民的生命安全。以贵州六盘水盘东北循环型煤焦化项目厂址岩溶探测为例,论述了雷达探测方法的技术及其工作原理,并结合岩溶探测实例,分析了岩溶区域雷达波场空间展布特征,划定了该测区溶洞、溶蚀裂缝等岩溶地质异常的空间展布范围,验证结果表明:探地雷达技术在浅层岩溶探测中的有效性。     

基于解析方法计算频散层状介质的探地雷达响应

考虑频散介质的电磁波传播,采用Cole-Cole公式建立频散模型。只考虑介质的介电常数随外加电磁场频率的变化,采用高密度采样滤波算法,模拟层状介质的雷达响应,从中可以看出频散介质对雷达波的衰减影响。     

偏移技术在GPR资料处理中的研究

针对GPR剖面中存在的绕射波影响资料处理和解释问题,根据雷达波波动方程和声波波动方程在形式上的一致性,合理地将地震勘探中成熟的相位移波动方程偏移法、克希霍夫积分偏移法和有限差分波动方程偏移法引入到GPR资料处理中。理论模型的试验和实测资料的处理分析表明,该方法有较好的效果。     

蒙特卡洛方法在地质雷达探测地下管道中的应用

地质雷达是一种探测金属和非金属管道的有效方法,传统方法是利用经验电磁波速度计算管道埋深,存在较大误差,且往往无法估算管径或算法繁琐。蒙特卡洛方法是一种随机模拟的地球物理反演手段,从雷达图像中读取一系列反射回波穿行时间和雷达相对于管顶的位置数据,给定合理的电磁波速度、管道埋深和管径3个参数的范围,可以有效地拟合得到速度、埋深和管径。该方法在南京地铁盾构某区段,用来拟合估算地下输油管、自来水管和污水管的埋深及管径,取得了与实际情况较为一致的结果,拟合的电磁波速度符合地下介质情况。     

理想频散关系在地质雷达剖面正演合成中的应用

通过分析时域有限差分（ＦＤＴＤ）法的特点和高频电磁脉冲在Ｙｅｅ网格中的传播规律,导出了适于地质雷达正演的理想频散关系。该频散关系即考虑了ＦＤＴＤ法的收敛性和稳定性,也考虑了高频电磁波在Ｙｅｅ氏网格中的传播特点。数值试验表明,这一关系能有效压制频散现象,真实反映地质雷达波在地下介质中的传播规律。将之用于实际计算,取得满意效果。     

探地雷达在涌山煤矿大桥勘探中的应用

探地雷达是利用高频电磁脉冲的反射对地下目的体及地质现象进行探测的一种高效浅层勘探方法。随着电子计算机技术的不断发展,该技术的应用领域不断扩大。从探地雷达的基本原理出发,论述了探地雷达在涌山煤大桥桥址探测上取得的良好效果,并提出了一些探地雷达技术应用应注意的问题。