衰减夹层GPR模拟的时频域全局反射误差

全局反射误差分析是深入研究探地雷达（GPR）吸收边界条件吸收效率的有力工具.基于常规完全匹配层（PML）的标准交错网格有限差分算法必须满足严格的CFL条件限制,即在单位时间步长内,不容许电磁波传播的距离超过单元网格尺寸.为了提高主区域所有网格节点的计算效率,并有效地吸收传播后期出现的低频隐失波,提出基于非分裂递归卷积完全匹配层（UCPML）的旋转交错网格（RSG）GPR正演算法.该算法采用不同的网格交错策略,并在边界条件中引入了吸收低频隐失波的自由可变因子,使得该算法允许选取较大的时间步长,提高了计算效率,并且实现了对低频隐失波的高效吸收.本文首先给出了RSG差分格式,推导了基于UCPML的RSG差分更新方程,探讨了数值色散的稳定性条件,然后以绕射现象严重的衰减夹层数值模拟为例,分别从波场快照、单道波记录、时间域反射误差（TDRE）、频率域反射误差（FDRE）四个方面分析了UCPML与常规PML的全局反射误差,说明了基于UCPML和RSG的GPR正演算法能更有效地吸收低频隐失波.

     

湘南坪宝矿田岩浆热液成矿系统深部探测与地球化学约束

湘南是我国乃至世界最重要的钨锡多金属矿集区之一,发育了坪宝、柿竹园、骑田岭等多个大型矿床（田）。随着浅部资源逐渐枯竭,成矿系统深延与探测成为找矿突破的重点,尤其是覆盖层下隐伏成矿岩体、流体运移通道与矿体赋存空间的准确识别。本文以湘南坪宝矿田为例,采用广域电磁、构造解析与地球化学等方法揭示了成矿系统的空间结构与物质组成：（1）矿田深部（<5 km）存在4个隐伏的燕山期花岗岩体,包括宝山、黄沙坪、大坊、野鹅塘,岩体呈现不规则形态;（2）岩体侵位受NNE走向、NE走向与NW走向的区域断裂交汇联合控制,其岩体接触带与次级断裂为主要的控矿构造;（3）断层破碎带中方解石、石英、赤铁矿等热液矿物为成矿流体活动留下的痕迹,可用来识别成矿流体的源区与路径;（4）科学钻探证实了矿体与成矿运移通道深延稳定,且可能与深部隐伏岩体导通;（5）宝山矿区西部、黄沙坪矿区东部、大坊与野鹅塘矿区深部应为该区未来找矿勘查的重点。通过广域电磁、构造解析与矿物地球化学分析可以深入认识隐伏岩体的空间形态与形成时代,构建成矿物质与流体的“源-运-储”模型,开展成矿系统的深部探测与成矿潜力评价。     

基于共中心点道集约束的探地雷达波阻抗反演

探地雷达（GPR）波阻抗反演是一种准确获取地下介质本征参数的有效方法,该方法依赖于测井资料提供的低频信息,而在GPR实际应用中,钻孔资料很少。为此,提出利用共中心点（CMP）速度分析为波阻抗反演提供大尺度纵向约束,实现在CMP速度分析结果的约束框架下,精细重构介质的介电参数信息。首先,以层状模型为算例,验证了CMP速度分析结果作为波阻抗反演的初始模型约束的可行性;在此基础上,开展了2个随机介质模型的波阻抗反演测试,反演结果的整体结构与模型接近,细微结构得到了较好的重构,与理论值的平相对误差为8.73%。结果表明,该方法在随机介质模型的探地雷达的波阻抗反演中更高效和经济,并且成像结果中包含着丰富的细节信息,在土壤介质其他物理参数估计中具有可行性和适用性。     

上犹江水电站坝基渗漏检测与分析

本文以上犹江水电站左岸地下水渗漏检测及分析为例,介绍以伪随机流场法、综合水量均衡法、水质和析出物化学分析法等相结合的渗漏检测与分析的方法技术,检测的结果与已有的工程地质资料以及水工观测资料是一致的.该方法技术体系不仅能查明水库渗水来源,还对渗漏通道、渗漏原因进行推断分析,避免以往单一方法的片面性,为检测分析水库坝基的渗漏提供了一种新的思路.     

基于Hilbert-Huang变换的探地雷达信号增强及复信号分析

阐述了Hilbert-Huang变换原理,着重讨论了EMD分解应满足的条件及具体分解过程.以黑麋峰抽水蓄能电站进厂交通隧洞实测GPR剖面为例,应用EMD分解去除部分噪声,再利用Hilbert变换求取GPR剖面复信号,提取瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率3个参数,绘制出相互独立的瞬时参数剖面图,根据不同地质状况进行多参数综合解释.结果表明,该方法避免了使用单一时距剖面分析所造成的解释偏差,能够更好地对异常信息做出反映,提高了GPR数据的解析精度.     

综合物探方法在堤防质量检测中的应用

在堤防质量检测中,地球物理方法能够实现快速、无损的探测,但采用单一物探方法对堤防隐患的判别易形成多解,也很难对堤防质量做出准确分类.本文中应用探地雷达、高密度电法、地震勘探等综合物探方法对大源渡堤防质量进行检测,并以龙荫港以例,通过综合三种物探方法互相参照、相互验证,互为补充,查明了堤防隐患的分布位置与埋深,为堤防质量检测提供一种新的工作方法.     

大型建筑物主轴线相关性问题研究

随着现代建筑施工技术的发展,建筑物的结构越来越复杂,对施工测量技术和方法的要求也越来越高.对于大型建筑群,尤其是连体建筑,要保证工程质量,不仅要对各建筑主轴线进行准确定位,还要考虑各主轴线的相关性.本文结合中新城上城项目,提出建筑主轴线相关性研究的一些方法,取得了预期的效果.     

短时傅里叶变换在GPR数据解释中的应用

小波变换、经验模态分解、奇异值分解是提高探地雷达数据信噪比、突出深部异常的有效手段.笔者提出一种快速的短时傅里叶变换技术,对探地雷达噪声信号进行解译,利用雷达发射信号与噪声信号的频谱差异提高雷达数据的信噪比;并以数值算例进行验证,分别从单道波信号的频率能量差异,主频等值分布差异等方面详细分析了该方法与小波变换、经验模态分解方法的优势.结果表明,短时傅里叶分析技术能实现探地雷达数据的快速解译,为探地雷数据的反演成像提供更精确的约束条件.     

探地雷达时域多分辨法(MRTD)三维正演模拟

应用小波伽略金方法,对Maxwell方程进行离散化,导出了DB2-MRTD算法的探地雷达3D差分公式、数值稳定性条件.在此基础上,开发了探地雷达MRTD(multi-resolution time domain)法正演模拟程序,该程序极大地提高了运算速度,改善了三维探地雷达正演方法,并利用该自制程序,对三角形金属体模型进行了正演模拟,得到了其相应的正演合成三维剖视图及切片图,通过对这些模拟结果进行分析,可以加深对三维雷达反射特征的认识,提高探地雷达探测的可靠性、准确度,同时也说明时域多分辨率法在探地雷达三维正演模拟中的有效性.     

时域有限差分法在地质雷达二维正演模拟中的应用

本文从地质雷达正演原理着手,分析了差分格式中半空间步长与半时间步长的实现方法,同时通过分析数值频散的产生,进而推导出了理想频散关系和超吸收边界条件．最后文中还对比了有无边界条件的雷达正演模拟效果和精度．