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探地雷达技术是一种常用的浅层地球物理方法，它利用高频电磁波来探测介质内部物质的分布规律。经过几十年的发展，探地雷达已广泛应用于工程、环境等领域，取得了很好的效果。由于具有高效、无损、分辨率高、对水敏感的特性，探地雷达在隧道地质超前预报工程中已被广泛采用。但是随着应用的增多，工程的门槛一步步降低，很多时候项目报告达不到理想的结果。这就需要我们加大对探地雷达在隧道超前预报中应用的理论研究，尤其是对典型地质体雷达剖面的有效识别。
本文首先总结了探地雷达的常用应用领域，目前已经投入使用的各种隧道地质超前预报方法特性，得出探地雷达技术应用于隧道地质超前预报适合推广的结论。详细介绍了探地雷达应用于隧道地质超前预报的工作原理、参数选择、工作流程。
在隧道掘进过程中常遇到溶洞等不良地质体，根据溶洞填充物不同，将其划分为空气溶洞，充水溶洞，干砂溶洞，淤泥溶洞以及混合型溶洞。根据不同类型设置相应地电参数，建立地电模型。
从麦克斯韦方程组出发，采用时域有限差分法(FDTD)求解，运用YEE氏网格剖分，在截断边界处设置完全匹配层，模拟雷达波的传播。选择w(t)=t2e-at sinω0t作为激励源，模拟电磁波(TE波)在真空介质和有耗介质的传播过程，了解电磁波传播机制，取得了很好的效果。
根据没置好的地电模型，采用自激自收模式对各种溶洞情形进行模拟。将一条测线上每个接收点的数据保存下来，利用matlab成图，就得到雷达正演图。溶洞雷达正演图像基本特征是一条双曲线同相轴，分析双曲线同相轴的运动学和动力学特征，就可以推测出溶洞的几何位置以及定性判断溶洞填充物的类型。接着，文章对多个溶洞情形进行了模拟，验证了分辨率问题并得出一些复杂情形雷达正演图像特征。最后，根据实测隧道地质超前预报溶洞剖面，设置一地质地球物理模型，采用FDTD方法对其正演，得到了比较好的效果。