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本论文对地质雷达法(groundpenetratingradar)、TSP(tunnelseismicprediction)方法及二者的隧道综合超前地质预报进行了研究，总结了适合地质雷达、TSP方法信号处理的时频分析方法，研究了小波变换与时频分析在超前地质预报信号处理中的应用规律。通过对比地质雷达信号各时频分布的实际效果，选用重排WV变换作为地质雷达时频分析手段。对比了各小波基函数的特点，选择了db2小波基作为地质雷达信号处理的小波基函数。设计了一系列模型试验模拟隧道超前地质预报中溶洞、溶洞充水充泥情况及隧道断层破碎带等不同地质界面处的电磁波传播特征，认为地质雷达方法较好的判断参数为电磁波速度和反射波振幅。而对于隧道超前地质预报的特殊情况，反射波振幅和频率特性是较合适的判断依据，从频率特性角度判断介质中是否含水或定位含水变化界面时，RSPWV时频分布和db2小波变换同为有效的分析工具。从试验研究和工程实例的分析得出：当电磁波穿过潜水面时，频率要显著降低。潜水面下的反射波组较潜水面上的反射波组信号的高频成分有较大的衰减。因而，电磁波的时频分析可以作为判断岩层是否含水的重要手段。论文还对在隧道前方岩石破碎带，地下水富集部位，溶洞和岩溶发育带等的地质雷达波的预报规律进行了总结。