隧道超前地質預報是通過掌子面地質調查法、地球物理和鉆探等手段，探測巖土體開挖工作面前方的地質情況，以便在施工前掌握開挖工作面前方的巖土體結構、性質、狀態(tài)，以及地下水、瓦斯等的賦存情況等地質信息。隧道超前地質預報涉及地質構造、圍巖完整性、富水程度等工程地質和水文地質的多方面內容，巖體的構造發(fā)育程度、完整性、破碎程度和穩(wěn)定性等主要表現(xiàn)為力學性質的差異，電阻率的差異則對圍巖的富水程度反應敏感，任何單一的地球物理方法都不可能同時反映力學和電磁學兩種物性參數的變化。本書首先利用時域有限差分方法對回線源激發(fā)的瞬變場進行三維數值模擬，闡述了理論及程序實現(xiàn)的關鍵點，驗證了數值模擬的準確性，并對典型地電模型的響應特征進行了分析。然后對鉆孔地質雷達的單孔反射和跨孔探測進行了數值模擬；通過互相關函數對初至波旅行時的提取進行優(yōu)化：根據相關理論對鉆孔雷達的天線對其跨孔數據初至波旅行時的影響進行了計算和分析，并根據計算結果給出了初至波旅行時的修正公式，結合初至波旅行時提取方法的改進和修正對模擬數據和實際采集的數據進行了層析成像。之后研究了EDA介質中的地震波參數反演，以多層傾斜EDA模型為例進行參數反演，利用 小二乘法對模擬記錄進行相似性分析，得到動校正速度，然后根據動校正速度與各向異性參數及對稱軸方位角的關系，進行參數反演，另外由地震波走時及射線追蹤法，利用多項式擬合法反演地下界面的幾何參數，并對反演結果進行了誤差分析。 ，以云陽山隧道、沅古坪特長隧道等為例，分析了瞬變電磁法、鉆孔雷達以及地震波法在超前地質預報中的應用效果，指出在具體的工作中，應根據不同的工況和需求選擇合適的技術組合來進行勘查。
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