隧道超前地质预报是通过掌子面地质调查法、地球物理和钻探等手段，探测岩土体开挖工作面前方的地质情况，以便在施工前掌握开挖工作面前方的岩土体结构、性质、状态，以及地下水、瓦斯等的赋存情况等地质信息。隧道超前地质预报涉及地质构造、围岩完整性、富水程度等工程地质和水文地质的多方面内容，岩体的构造发育程度、完整性、破碎程度和稳定性等主要表现为力学性质的差异，电阻率的差异则对围岩的富水程度反应敏感，任何单一的地球物理方法都不可能同时反映力学和电磁学两种物性参数的变化。本书首先利用时域有限差分方法对回线源激发的瞬变场进行三维数值模拟，阐述了理论及程序实现的关键点，验证了数值模拟的准确性，并对典型地电模型的响应特征进行了分析。然后对钻孔地质雷达的单孔反射和跨孔探测进行了数值模拟；通过互相关函数对初至波旅行时的提取进行优化：根据相关理论对钻孔雷达的天线对其跨孔数据初至波旅行时的影响进行了计算和分析，并根据计算结果给出了初至波旅行时的修正公式，结合初至波旅行时提取方法的改进和修正对模拟数据和实际采集的数据进行了层析成像。之后研究了EDA介质中的地震波参数反演，以多层倾斜EDA模型为例进行参数反演，利用最小二乘法对模拟记录进行相似性分析，得到动校正速度，然后根据动校正速度与各向异性参数及对称轴方位角的关系，进行参数反演，另外由地震波走时及射线追踪法，利用多项式拟合法反演地下界面的几何参数，并对反演结果进行了误差分析。最后，以云阳山隧道、沅古坪特长隧道等为例，分析了瞬变电磁法、钻孔雷达以及地震波法在超前地质预报中的应用效果，指出在具体的工作中，应根据不同的工况和需求选择合适的技术组合来进行勘查。
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