直流电法、高密度和瞬变电磁法简介
瞬变电磁法原理介绍
瞬变电磁法原理介绍瞬变电磁法俗称TEM （Time domain electromagnetic methods ）法，属时间域电磁感应方法。
其探测原理是：在地面布设一回线，并给发送回线上供一个电流脉冲方波,在方波后沿下降的瞬间，产生一个向地下传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡(衰减)过程。
该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向地表传播，由地面的接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地下地质体的电性分布情况。
如按不同的延迟时间测量二次感生电动势V(t)，就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。
如果地下没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡过程；当存在良导体时，由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现地下导体的存在。
瞬变电磁法特图3-1 瞬变电磁法原理示意图(1)对高阻层的穿透能力强，在高阻屏蔽地区用较小的回线可达到较大的探测深度，同时对低阻层有较高的分辨能力，利于在高阻围岩地区开展水文电法工作。
(2)瞬变电磁法一次磁场和被测磁场在时间上是分开的，所以，分辨率较高，并且可以在近区观测。
(3)方法本身受地形影响小。
使用回线源实现了装置的对称性,z x t＞0Tx t=t 12t=t t=t 3可以减少断面的不均匀性和地层倾斜的影响。
工作中根据实际情况采用了大回线源装置，用探头接收。
大回线装置的Tx采用边长较大的矩形回线，Rx采用小型线圈(或探头)沿垂直于Tx长边的测线逐点观测磁场分量dB/dt值。
地下感应涡流向下、向外扩散的速度与大地导电率有关，导电性越好，扩散速度越慢，这意味着在导电性较好的大地上，能在更长的延时后观测到大地瞬变电磁场。
从“烟圈效应”的观点看，早期瞬变电磁场是由近地表的感应电流产生的，反映浅部电性分布；晚期瞬变地磁场主要是由深部的感应电流产生的，反映深部的电性分布。
瞬变电磁原理
瞬变电磁响应过程（1）
在导电率为s、磁导率为μ的均匀地质体表面敷设面积为S 的矩形发射回线中供以阶跃电流。
1 t 0 I t 0 t 0
在电流断开之前（t<0时），发射电流在回线周围 的地质体和空间中建立起一个稳定的磁场。
均匀大地瞬变电磁响应过程（2）
在t=0时刻，将电流突然关断，由该电流 产生的磁场也立即消失。一次场的剧烈变化 通过空气传至回线周围的地质体中，并在地 质体中激发出感应电流以维持发射电流断开 之前存在的磁场不会立即消失。
瞬变电磁法的“烟圈”理论 （2）
在发送一次脉冲磁场的间歇期间，观测由地质体受激 励引起的涡流产生的随时间变化的感应二次场的强度。 地质体介质被激励所感应的二次涡流场的强弱决定于 地质体介质所耦合的一次脉冲磁场磁力线的多少，即二次场 的大小与地下介质的电性有关： （1）低阻地质体感应二次场衰减速度缓慢，二次场 电压较大； （2）高阻地质体感应二次场衰减速度较快，二次场 电压较小。 根据二次场衰减曲线的特征，就可以判断被测地质体 的电性、性质、规模和产状等，由于瞬变电磁仪接收的信号 是二次涡流场的电动势（即二次电位），因此，瞬变电磁作 为一种时间域的人工源地球物理电磁感应探测方法，是根据 地质构造本身存在的物性差异来间接判断相关地质现象的一 种有效的地质勘探手段。
0t
V d t 2
矿井瞬变电磁法特点（1）
• 从烟圈效应的观点看，早期瞬变电磁场是由近地 表的感应电流产生的，反应浅部电性分布，晚期 瞬变电磁场是由深部的感应电磁场产生的，反映 深部的电性分布。因此，观测和研究大地瞬变电 磁场随时间的变化规律，可以探测大地电位的垂 向变化，这便是瞬变电磁测深的原理。 • 矿井瞬变电磁法由于受仪器煤安条件限制、施工 环境限制、测量线圈大小限制等诸多因素，其勘 探深度不如地面深，一般深度小于100 m左右， • 井下为全空间瞬变响应，这种瞬变响应来自于回 线平面上下(或前后)地层，井下的支护、轨道等 铁构件属于良导体，这对确定异常体的位置带来 困难。
瞬变电磁法名词解释
瞬变电磁法名词解释瞬变电磁法，这可是地球物理勘探领域中相当厉害的一种方法呢。
瞬变电磁法，简单来说，就是利用不接地回线或者接地线源向地下发射一次脉冲磁场，然后在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈或者接地电极观测二次涡流场的方法。
这种方法的原理呀，是基于电磁感应原理的。
就好比你拿一块磁铁在一个金属物体旁边晃悠，金属物体里就会产生感应电流一样。
在地球内部，地下的地质体有着不同的导电性等电学性质。
当我们发射的一次脉冲磁场作用到地下时，那些导电性不同的地质体就会产生不同强度和特征的二次涡流场。
从仪器设备方面看，瞬变电磁法的仪器主要包括发射机和接收机两大部分。
发射机负责产生强大的一次脉冲电流，这电流通过发射线圈就会产生一次脉冲磁场。
这个磁场得足够强，才能深入到地下一定深度，去探测我们感兴趣的地质体。
接收机呢，则要非常灵敏，它要能精确地捕捉到二次涡流场的微弱信号。
这就像在嘈杂的环境里，要听到很微弱的声音一样不容易。
在实际应用中，瞬变电磁法有着广泛的用途。
比如说在寻找地下水方面，它就大显身手。
地下水存在的地层往往有着独特的电学性质，通过瞬变电磁法，我们可以圈定出可能存在地下水的区域。
在金属矿勘探中，它也是一把好手。
金属矿石的导电性和周围岩石往往不同，利用瞬变电磁法能够探测到那些可能富含金属矿的异常区域。
像在一些山区找铜矿或者铁矿，瞬变电磁法能给勘探人员提供非常有价值的线索。
不过呢，瞬变电磁法也有它的局限性。
它容易受到一些干扰因素的影响。
比如说地表的人文设施，像高压线、大型金属建筑物等，这些东西产生的电磁场会干扰瞬变电磁法的测量结果。
而且，瞬变电磁法的探测深度和分辨率之间存在一定的矛盾关系。
想要探测得深，可能分辨率就会有所下降；想要提高分辨率，探测深度可能就会受到限制。
在数据处理方面，瞬变电磁法得到的数据可不像我们想象的那么容易解读。
需要经过一系列复杂的处理流程，包括去除噪声、校正等操作。
就像厨师做菜，从菜市场买回来的菜得经过洗、切、炒等多道工序才能变成美味佳肴一样，瞬变电磁法的数据也得经过精心处理才能变成对地质解释有用的信息。
煤矿瞬变电磁和高密度电法探析
煤矿瞬变电磁和高密度电法探析摘要：本文探讨了矿井瞬变电磁法与高密度电法探测技术在查明巷道迎头前方采空区、断层裂隙以及陷落柱的富水性时的应用。
首先分析二者的工作原理，进而对煤矿瞬变电磁和高密度电法应用进行研究。
关键词：矿井瞬变电磁法；高密度电法；工作原理；应用1 前言众所周知，煤炭在我国能源利用中占主要地位，但在煤矿生产中，事故的发生率也十分高，因此在煤矿开采前，探明煤矿开采区的富（含）水性对于能否安全生产具有重要的意义。
近年来，煤矿瞬变电磁和高密度电法探测在煤矿生产中利用的越来越多，它主要利用瞬变电磁场的全空间效应。
一般情况下，煤层相对于其它岩性地层具有相对高阻的特征，易于电磁波的通过，因此接收的信号能反映周围全空间的岩石电性特征。
矿井瞬变电磁探测具有对地下介质电阻率变化进行精确勘探的优越性，受地形影响小，穿透低阻覆盖层的能力强，探测深度大，目前，该方法已广泛应用于进行煤层顶、底板含水性评价、煤层陷落柱、断层及裂隙发育带的导水性含水性评价等勘探，从而为巷道的安全掘进提供详细的地质资料，为煤矿安全生产提供依据。
2 工作原理2.1 瞬变电磁法工作原理与传统直流电法相比，瞬变电磁法有以下特点：①与探测目标具有良好的耦合，出现异常时发映明显，结果形态简单，受场地其他地质条件影响小，在高阻地区采用较小的回线即可达到较大的探测深度，因此在同等场地条件下，较较直流电法的体积效应小得多；②在高阻围岩区域，TEM方法基本不会由于地形起伏而引起假异常，而直流电法则受影响较大，使得TEM法在高阻围岩区域应用的效果更好；③与直流电法相比，TEM方法对于低阻有较高的分辨力。
瞬变电磁法（TEM）是基于地层存在的电性差异，利用不接地回线向地下发送一次脉冲电磁场，用不接地线圈观测二次涡流磁场或电场进行勘探的方法，以此研究测区地电层结构，寻找地下低阻目标体。
矿井矿井瞬变电磁法经常使用的工作装置形式主要有重叠回线和偶极-偶极两种。
瞬变电磁法简介
瞬变电磁法简介第三节瞬变电磁法（TEM）一、方法原理瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源通以脉冲电流为场源，以激励探测目的物感应二次电流，在脉冲间歇测量二次场随时间变化的响应。
当发射回线中的电流突然断开时，在介质中激励出二次涡流场（激发极化场），二次场从产生到结束的时间是短暂的，这就是“瞬变”名词的由来。
在二次涡流场的衰减过程中，早期以高频为主，反映的是浅层信息，晚期以低频为主，反映的是深层地下信息。
研究瞬变电磁场随时间变化规律，即可探测不同导电性介质的垂向分布。
瞬变电磁法的探测深度与回线线圈的大小、匝数有关，线圈越大、匝数越多，探测的深度就越深。
瞬变电磁法的观测是在脉冲间隙中进行，不存在一次场源的干扰，这称之为时间上的可分性，脉冲是多频率的合成，不同的延时观测的主频率不同，相应的时间场在地层中的传播速度不同，调查的深度也就不同，这称之为空间的可分性。
由这两种可分性导致瞬变电磁法有以下特点：把频率域法的精确度问题转化成灵敏度问题，加大功率，灵敏度可以增大信噪比，加大勘探深度；在高阻围岩地区不会产生地形起伏影响的假异常；在低阻围岩地区由于是多道观测，早期道的地形影响也较易分辨；可以采用同点组合（同一回线、重叠回线等）进行观测，使与探测目标的耦合最好，取得的异常强，形态简单，分层能力强；线圈点位、方位或接收距要求相对不严格，测地工作简单，功效高；有穿透低阻覆盖层的能力，探测深度大；剖面测量与测深工作同时完成，提供了更多有用信息，减少了多解性。
二、地球物理前提由于瞬变电磁法是观测断电后由一次脉冲激励出的二次涡流场随时间的变化规律，二次涡流场随时间的衰减快慢和强弱与被探测介质（道碴、混凝土、岩石等）及介质状态（含水与干燥、完整与破裂）有关，TEM法衰减曲线的变化过程反映了检测点由高频到低频、由浅层到深层的地质信息变化过程。
检测的参数是各层规一化的电阻率，对实测的衰减曲线进行反演拟合，绘制地下电性分层及分层的电阻率柱状图，进而以反演拟合曲线为基础，绘制成曲线簇断面图、等值线断面图及电性分级断面图。
测绘技术中常见的地电测量方法
测绘技术中常见的地电测量方法地电测量是现代测绘技术中常见的一种方法，通过对地球的电性质进行测量分析，以获得地下的物理和地质信息。
地电测量方法在地质灾害预测、地下水资源调查、矿产资源勘探等领域都有着广泛的应用。
本文将介绍地电测量中几种常见的方法和其应用。
一、直流电法直流电法是地电测量中最常用的方法之一。
该方法是通过在地下埋设电极，通过加电流产生电场，然后测量地下的电位差来推断地下的电阻性质。
直流电法适用于对一些电阻率差异较大的地层进行测量，如地层的开裂带或岩石的裂隙、溶洞等。
直流电法不仅可以用来勘探地下水资源，还可以用于寻找矿藏。
二、交流电法交流电法是一种通过在地下埋设电极，应用交流电流来测量地下电性质的方法。
由于地下的电性质会随频率的改变而改变，所以交流电法通常会在一定范围内改变电流的频率，以获取更准确的地下电性质信息。
交流电法适用于勘探地下水层、寻找岩矿体、探测土壤的渗透性等。
交流电法具有高分辨率和较大深度侦查范围的优点。
三、自然电场法自然电场法是一种不需要外加电流，通过测量地表产生的自然电场来推断地下电性质的方法。
地球自然电场是由太阳光直接和间接引起的地球表面和大气层之间的电荷分布不均匀所产生的。
通过对地球自然电场的测量和分析，可以获得地下的电阻率和导电性分布情况。
自然电场法适用于勘探各类地下深部结构，如断层、岩石裂隙以及砂砾层等。
四、瞬变电磁法瞬变电磁法是一种通过产生短脉冲电流和测量感应电磁场来获取地下电导率和介电常数分布情况的方法。
该方法适用于浅层的地下勘探，如寻找地下的水层、岩矿体等。
瞬变电磁法能够在较大的深度范围内进行探测，并具有较高的分辨率和精度。
五、地电雷达法地电雷达法是一种通过测量电磁波在地下传播的速度和衰减情况来获取地下物质分布的方法。
地电雷达法通过发射高频电磁波，利用地下物质的反射和散射来获取地下物质的分布情况。
该方法适用于地下水层调查、建筑物下部结构识别等应用。
综上所述，地电测量方法在测绘技术中有着重要的应用。
瞬变电磁法
山西平鲁某煤矿CSAMT及TEM反演结果对比
六. 其他
新型TEM探头
国产新 TEM-7K 探头特性曲线
ZONGETEM/3探头特性曲线
TEM-7K,TEM/3和空心线圈野外实测曲线对比
50
100
150
NanoTEM的算术等间隔实测数据曲线-a
NanoTEM的算术等间隔实测数据线-b
TEM算术等间隔实测数据曲线
算术等间隔实测数据曲线局部放大-a
算术等间隔实测数据曲线局部放大-b
算术等间隔实测数据曲线局部放大-c
算术等间隔实测数据曲线局部放大-d
各种TEM装置
五. 电偶源瞬变电磁法
b.几个相邻回线的观测结果．
5. 小心矿外异常的干扰
三．起码目前还不宜采用ＴＥＭ法的地区
a. 工业电网密集分布区； b. 有大量高层建筑区； c. 正在进行地下采矿的地面； d. 交通繁忙的道路旁； e. 地下金属管线分布区； f. 不满足半空间条件地区； g. 高阻区找无填充物的空洞等．
四．使用ＴＥＭ法时需要注意的几个问题
a.不同Tx和Rx延迟设定结果对比
b.不同Tx和Rx延迟设定结果对比
c.不同Tx和Rx延迟设定结果对比
２．合理的选择发射电流：一般情况下，电 流越大越好，但不要信号饱和和超出仪器的 最大观测值。有时，电流太大导致铁淦氧棒 磁化导致二次场衰变缓慢。
３．Tx＜ ２０m× ２０m，时，不宜使用有 铁淦氧磁心的探头，最好改用空心线圈。
瞬变电磁法的应用
瞬变电磁法
瞬变电磁法（Time Domain Electromagnetic Method)简 称TDEM或TEM。瞬变电磁法是以不接地回线源通或接地电 偶源以脉冲电流激励大地后,观测地下感生的二次电流场的一 种探测方法。它可以在一次脉冲电流间断时（50%占空比） 测量它的一系列二次感生电流随时间变化的值，也可以在电 流方波反向时（100%占空比）测量它的一系列二次感生电流 随时间变化值。由于二次场从产生到结束的时间短暂的,又是 不断地衰变的，这就是“瞬变”一词的由来。早期，俄罗斯 称“过渡过程”法，西方早期叫脉冲电磁法（PEM）或电磁 脉冲法（EMP），在原苏联过渡过程法与建场法混称。
瞬变电磁法原理
瞬变电磁法原理瞬变电磁法（Transient Electromagnetic method，简称TEM）是一种地球物理勘探方法，利用瞬变电磁场在地下介质中传播的特性，来获取地下介质的电性信息。
瞬变电磁法原理的核心在于利用瞬变电磁场的感应效应，通过对地下介质中的电导率进行探测，从而揭示地下构造和岩矿成矿体的信息。
瞬变电磁法的原理可以简单概括为，在地面上设置一个发射线圈，通过传输电流产生瞬变电磁场，这个瞬变电磁场会穿透地下介质并感应出地下介质中的电磁响应。
接收线圈则用来接收地下介质中的电磁响应，通过分析接收信号的变化，可以推断地下介质的电导率分布情况，从而得到地下介质的电性信息。
瞬变电磁法原理的核心在于瞬变电磁场的感应效应。
当发射线圈传输电流时，会在地下产生一个瞬变电磁场，这个瞬变电磁场会穿透地下介质，并感应出地下介质中的电磁响应。
地下介质中的电磁响应受到地下介质电导率的影响，不同的地下介质具有不同的电导率，因此它们会对瞬变电磁场产生不同的响应。
通过接收线圈接收地下介质中的电磁响应，并分析接收信号的变化，就可以推断地下介质的电导率分布情况。
瞬变电磁法原理的关键在于对接收信号的分析。
接收线圈接收地下介质中的电磁响应，这个响应信号包含了地下介质电导率的信息。
通过对接收信号的分析，可以得到地下介质的电导率分布情况，从而揭示地下介质的电性信息。
瞬变电磁法通过对地下介质的电性信息进行探测，可以帮助地质勘探人员了解地下构造和岩矿成矿体的情况，为资源勘探和地质灾害预测提供重要的科学依据。
总之，瞬变电磁法原理是利用瞬变电磁场的感应效应，通过对地下介质的电性信息进行探测，来揭示地下构造和岩矿成矿体的信息。
通过对发射线圈传输的瞬变电磁场和接收线圈接收的电磁响应进行分析，可以得到地下介质的电导率分布情况，从而揭示地下介质的电性信息。
瞬变电磁法在资源勘探和地质灾害预测中具有重要的应用价值，是一种非常有效的地球物理勘探方法。
瞬变电磁法
二、方法简介
瞬变电磁法（简称TEM）是近十年来在我省引进的一项新的地球物理勘查方法，它是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇其间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。通过研究瞬变电磁响应，达到寻找良导矿体及解决其它地质问题。由于该方法观测的是纯二次场，具有探测深度大，分辨率高，发现异常能力强，装置灵活多样，对低阻覆盖层的穿透能力强等优点。因此被广泛应用于有色金属矿产勘查，寻找地下冷热水、水库查漏等地质勘查工作。
五、应用
根据地质任务要求，在勐兴铅锌矿南北向9公里的成矿带的南段和中段，布设垂直于矿带方向的9条TEM勘查剖面。剖面总长5.3公里。追索南段成矿带沿南段的延伸情况以及沿倾向上的分布情况；中段主要是查证矿体向西端倾斜延伸的情况，为后期地质工程提供物探依据。
测网的选择取决于重叠回线装置对矿体的分辩率，即能基本得出异常特征和范围。根据不同的地质目的与勘查程度，选择不同的测线间距。一般测线间距等于0.5-2倍回线边长，点距等于0.5倍回线边长。野外测线、测点测量采用卫星定位仪（GPS）定点。
1、瞬变电磁法：是利用不接地回线或按地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间，利用回线或电极观测二次涡流场的方法。如下图：
研究局部导体的瞬变电磁响应的目的在于勘查良导金属体，研究水平层状大地的瞬变电磁场理论的目的在解决地质构造测深问题。发展和推广TEM的实践表明，它可以用来勘查矿产、煤田、地下水、地热及研究构造等各地质问题。
常用物探方法的工作原理
常用物探方法的工作原理1、瞬变电磁法：时间域电磁法（Time domain Electromagnetic Methods）或称瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Methods），简写为TEM。
它是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。
其数学物理基础都是基于导电介质在阶跃变化的激励磁场激发下引起的涡流场的问题。
其工作原理为：通过地面布设的线圈，向地下发射一个脉冲磁场（一次场），在一次场磁力线的作用下，地下介质将产生涡流场。
当脉冲磁场消失后，涡流并没有同步消失，它有一个缓慢的衰减过程，在地表观测涡流衰减过程所产生的二次磁场，即可了解地下介质的电性分布。
该二次场衰减过程是一条负指数衰减曲线，如图1所示。
图1 二次场衰减曲线图一般来说，对于导电性差的地质体，二次场初始值较大，但衰减速度较快；反之，导电性良好的地质体，二次场初始值小，但衰减速度慢（图2)。
瞬变电磁场这一特性构成了TEM区分不同地质体的基本原理。
二次场的衰减曲线早期主要反映浅层信息，晚期主要反映深部信息。
因此，观测和研究大地瞬变电磁场随时间的变化规律，可以探测大地电位的垂向变化。
图2 瞬变电场随时间衰减规律与地质体导电性的关系仪器野外工作方法及原理见图3。
主机通过发射线圈向地下发射烟圈状磁脉冲，当磁脉冲遇到不均匀导电介质时形成涡流场，仪器断电后，涡流场衰减过程中形成的二次场以烟圈状辐射，接收线圈接收到返回地面的二次场信号并将其传输给主机进行处理、显示。
图3 仪器工作原理图瞬变电磁法的特点表现为可以采用同点组合进行观测，使与探测目的物耦合最紧，取得的异常响应强，形态简单，分层能力强；在高阻围岩区不会产生地形起伏影响的假异常，在低电阻率围岩区，由于是多道观测，早期道的地形影响也较易分辨；线圈点位、方位或接发距要求相对不严格，测地工作简单，工作效率高；有穿透低电阻率覆盖层的能力，探测深度大；剖面工作与测深工作同时完成，提供了更多有用信息。
瞬变电磁法
瞬变电磁法
瞬变电磁法是以时变电磁法为基础的一种测量方法，用于测量地下物质的集体性物理参数，如地层密度、水位变化和地下水的渗透率等。
它是地球物理测量方法中最常用的一种，用于探测地下分布状况，有助于人们对地下物质的性质和分布进行详细的了解。
瞬变电磁法的基本原理是利用特殊的装置，在地面上不断发射和接收时变的电磁波，在接收端可以检测到地下物体的信号反射，然后根据信号强度和持续时间，推断地下物体的参数，以及地面上电磁信号传播衰减规律。
瞬变电磁法是一种非接触性的探测方法，在探测深度和范围比较大的情况下，可以获得比较精确的测量结果。
瞬变电磁法主要包括发射、接收和计算三部分，发射部分是运用电子器件将电能变为电磁波，同时将其发射到地下；接收部分是接收来自地下的电磁信号，并将其转换为电信号输出；计算部分是根据接收到的信号，通过计算方法得到电磁属性的信息。
瞬变电磁法用于探测地下物体的几何特性，经常用于探测深层发育环境，用于表征水位变化、渗透率变化，以及地下资源运动态变化，如油气流动、岩溶洞穴生成等。
它可以用于钻探灾害监测，也可以用于地质灾害预测，比如岩溶型地质灾害和水文地质灾害等。
瞬变电磁法拥有广阔的应用前景，它可以用于地下水资源的勘探、评价和管理，可以用于环境监测，用于定位水补给点，可以用于污染源的探测，用于油气勘探、水文勘探，以及地震活动和火山灰等活动的监测等等。
瞬变电磁法是一种新兴的测量技术，只要安装简单，易于操作，测量效果可靠，准确性较高，而且受社会及科技进步的不断推动，其应用技术也会得到持续改善，可以被广泛应用到工程实践中去，为人们对地下物质的性质和分布提供重要的参考。
瞬变电磁法及高密度电法在采空区探测中的应用
瞬变电磁法及高密度电法在采空区探测中的应用聂冀强（河北省地矿局第一地质大队，河北 邯郸 ０５６０００）摘要：采空区塌陷程度较深，需要采用科学的手法对其进行勘探、检测和填充，否则不利于建筑工程的稳固性，还存在安全隐患，危害人民财产及生命安全。
对于采空区的探测技术选用需要结合工作实践、有效利用。
本篇文章在此基础上，主要对瞬变电磁法及高密度电法在采空区探测中的应用方法和应用作用作出分析。
关键词：瞬变电磁法； 密度电法； 采空区 ；探测； 应用； 分析采空区的形成主要分为两种，一种是人为的过度开采，导致地面塌陷；另一种则是由于地壳剧烈运动使地面以下产生空洞陷落。
采空区形成会导致道路变形、建筑倒塌等不利影响，同时截断水源、危害环境，因此要积极采用科学探测手法，予以填补。
瞬变电磁法及高密度电法是采空区探测中的常用方法。
［１］一、瞬变电磁法及高密度电法介绍1.1瞬变电磁法 瞬变电磁法主要是一种介质电阻率的探测手法，主要是利用接地或不接地回线向地下发射脉冲磁场，同时在间歇期利用电极或线圈探测低下涡流场，这种涡流场主要是由于低下介质的二次感应形成。
瞬变电磁法的施工效率高，对于低阻观测的敏感度较高，受地形影响程度较小。
瞬变电磁法的发展前景良好，尤其是在煤矿采空区、不规则洞穴、溶洞岩穴中的应用广泛，这种探测方法探测深度大，对于高阻地区的低阻介质探测敏感，并且能够通过内部系统调节自动屏蔽噪音，操作方便、分辨度高。
虽然瞬变电磁法具有低影响率、高工作率的优势，但是并不能代替全部的勘探手法，如果探测环境附近有金属结构，则无法采取和利用有效数据，需要使用其他的电法勘探，这主要是因为瞬变电磁法容易受金属物质的影响，这也是地质结构形态对瞬变电磁法的主要影响方面。
1.2高密度电法高密度电法的主要工作原理与一般电阻率方法差不多，主要区别就是高密度电法在进行矿区或地质勘测中设置的测点密度比较高。
当进行探测工作时，需要在在监测点上设置所有电极，但是测点需要注意留出间隔。
瞬变电磁法
中线回线全域电阻率
啊
在晚期感应电动势ε(t)∝t-2/5，在双对数坐标 上的响应曲线呈68.2°下降直线。电阻率越 大，早、中期的时间短，且幅度大，电阻率 越小，早、中期的时间长。图2.2.1给出中心 回线下回线半径100m的两层大地的电动势时 间特性曲线。
4、高阻围岩中水平导电板的瞬变电磁
第2章 瞬变电磁法的反演方法
1、基于烟圈理论的最简化反演 根据M.N.Nabighian的推导，蒋邦远提出了 一种简单的、快速近似反演方法。 该方法的基本原理如下；均匀半空间地表 线圈激发的阶跃瞬变响应可，则上式中之速度v 为时间t所对应地层之速度。
否则， ; 早期瞬变电磁场用的较 少。
晚期视电阻率
/ r ; u 0 m r0 0 3 / 2 BZ (t ) m0 0 3 / 2 E (t ) ( ) ; ( ) 40t t t 20t t
特点： 1、晚期场与成反比，在导电性差的 大地上，磁 场经早期衰减，已衰减 殆尽的缘故。 2、晚期场与位置无关， 表明晚期场等效烟圈电 流 已扩散到无限远、无限 深处了。 3、晚期磁场随时间迅速 衰减。
他指出，任一时刻的 涡电流产生的磁场可等 效为一个水平环状的线 电流产生的磁场。 地下涡电流向下、 向外扩散的现象---“烟圈 效应”。
“烟圈”的半径和深度 为： r 8c 2 t /( 0 ) a 2 ; d 4 t / 0 d 2 c 2 2 0.546479 ; v t t 0 8 早期瞬变电磁场由浅部 涡流产生 反映浅部电性； 晚期瞬变电磁场由深部 涡流产生 反映深部电性； 观测研究瞬变电磁场随 时间的变化规律，可探 测 大地电性的垂向变化 瞬变电磁测深的原理。 观测研究同一时间瞬变 电磁场沿剖面的变化规 率 可探测大地电性沿剖面 变化 瞬变电磁探测 地下电阻率不均匀体的 原理。
水库大坝渗漏探测方法概述
水库大坝渗漏探测一般包括查明渗漏入口和 渗漏通道。查明渗漏入口的方法主要有直接观察 法 、示踪 法 、压水法和伪随机流场法;探测渗漏通道 一般采用物探方法，主要有自然电场法、充 电 法 、高 密度 电 法 、示 踪 法 、探 地 雷 达 法 、瞬变 电 磁 法 、激发 极 化 法 、大 地 电 磁 法 、弹 性 波 CT法 等 ，部分方法还 需要钻孔配合。
2 . 8 示踪法
根 据 示 踪 剂 的 来 源 不 同 ，示 踪 法 分 为 天 然 示 踪 法和人工示踪法。天然示踪法主要有温度示踪法、 电 导 率 示 踪 法 和 溶 氧 值 示 踪 法 ，人 工 示 踪 法 分 为 染 色 示 踪 法 、盐类示踪法和同位素示踪法等。天然示 踪 法 是 根 据 大 坝 下 游 渗 漏 水 的 水 温 、电 导 率 或 溶 解 氧 浓 度 与 大 坝 上 游 库 水 的 相 似 性 原 则 ，分 析 渗 漏 水 的来源，确定渗漏入口位置。人工示踪法是在水库 特 定 位 置 或 钻 孔 中 投 放 染 料 、食盐或 同 位 素 示 踪 剂 ，在大坝下游各渗漏水点或其他部位检测示踪剂 及 浓 度 ，分 析 上 游 水 库 与 渗 漏 水 的 来 源 关 系 ，确定 渗 漏 入 口 位 置 ，计 算 渗 流 速 度 。借助钻孔,示踪法 可查明渗漏通道的位置。
By HUANG Shiqiang: Leakage detection methods for reservoir dams
水库大坝渗漏探测方法概述
黄世强 ( 中 国 电 建 集 团 华 东 勘 测 设 计 研 究 院 有 限 公 司 ，浙 江 杭 州 ，311122)
摘 要 :水 库 大 坝 渗 漏 病 害 十 分 常 见 ，不仅影响工程效益，而且给水库大坝安全运行造成严重隐患,甚至导致溃坝
地质普查中常用几种电法方法
土槽模拟
数值计算
4、几种装置 ⑴电剖面法：如联合剖面、对称四极、偶极等，其 特点是各电极间保持一定距离，其勘探深度大致一定。 ⑵电测深法：如对称四极测深、偶极测深，最常用的是 对称四极测深，AMNB四极呈对称排列，固定MN不动，或 按与AB极距之比例移动，将AB逐渐增大，以加大勘探深 度。⑶中间梯度法：固定AB极，MN在AB的1/2或2/3区间 移动测量。 5.这几种装置的特点是： 联合剖面：水平分辩率 高，对陡倾斜或直立脉状低 阻体反映灵敏，根据ρsA与 ρsB的低阻正交点可确定异 常体头部位置，根据曲线的 不对称性可指明异常体的倾 向。
现结合研讨班的学习内容介绍几种主要电法方法。
一、电法勘探的原理及分类 二、地质调查中常用的几种电法方法 （一）电阻率法 （二）激发极化法 （三）电磁法 三、电法的发展现状
四、电法勘探深度定义及其影响因素
一、电法勘探的原理及分类
电法勘探是以地下岩（矿）石的电性或电磁性差异为基础的勘探方法。
岩（矿）石的电磁学性质主要有四种：
· ρ
MN
这是定性分析ρs曲线的重要公式，称为视电阻率的微分形式。
根据视电阻率微分公式分析，影响视电阻率的因素主 要有2点：一是围岩导电性不均匀，二是地形影响。地形影 响可引起假异常，即山脊出现低阻异常，山谷出现高阻异 常，即视电阻率曲线与地形呈镜像。地形改正方法是用比 较法，即用野外实测的视电阻率曲线（ρssh），逐点除以 相应点纯地形异常， ρ =ρ ssh /（ρ sD/ρ 1） s 获得纯地形视电阻率异常的方法有： ① ② ③ 导电模拟
偶极剖面：排列形式是A B M N ，该装置 在异常 体上出现双峰。当AB=MN=a，BM=na，改变n， 即改变极距 时，用3～4个电极距，可获得测深断面图。由于异常复杂， 该方法只能做定性解释。该装置的优点是BM一般较小，不 需要大的供电设备。适用较小功率的装置还有二极法、三 极法，这些装置对于发现较浅的异常体有一定作用。
瞬变电磁法 解释
瞬变电磁法在金属矿勘探中的应用
瞬变电磁法是一种常用的金属矿勘探方法，其原理是利用人工在发射线圈加以脉冲电流，产生一个瞬变的电磁场，当磁场沿地表向深部传播时，遇到不同介质时会产生涡流场或使活泼的碱金属产生能级跃迁或使含有大量氢原子的液体的氢原子核沿磁场方向产生定向排列。
当外加的瞬变磁场撤销后，这些涡流场的释放或者活泼的碱金属要恢复原有的能级，释放跃迁产生能量。
利用接收线圈测量接收到的感应电动势 v2，该电动势包含了地下介质电性特征，通过种种解释
手段（一维反演，视电阻率等）得出地下岩层的结构。
瞬变电磁法具有工作效率高、精度高等优点，但也不能取代其它电法勘探手段。
在金属结构物对测量的影响一文中提到，当遇到周边有大的金属结构时地面或空间的金属结构时，所测到的数据不可使用，此时应补充直流电法或其它物探方法。
同时在地层表面遇到大量的低阻层矿化带时，瞬变电磁法也不能可靠的测量。
因此在选择测量时要考虑地质结构。
在测量过程中，要随时记录地表可见的岩石特征，装置的倾角以及高程，以便在后续的解释中，准确的划分地层构造。
同时在一个工区工作之前，要做实验，选择合理的装置以及供电电流，一经确定，不能在测量中变更装置和供电电流，否则对解释造成影响。
在进入工区前尽量寻找已知地层的基准点对仪器进行校准，以确保测量的准确性。
瞬变电磁法的解释，通常分为定性解释和定量解释。
定性解释一
般是观察测线多道剖面，通过多道剖面可以定性的看出地层的分布情况，同时应排除晚期道的干扰假象。
对双峰异常要多加关注。
定量解释则是通过一维反演等手段，根据初始模型对数据进行解释，得出地下岩层的结构和物性参数。
直流电法、高密度和瞬变电磁法简介
直流电法、高密度电法和瞬变电磁法比较矿井直流电法勘探涵盖了巷道顶底板电测深法和矿井高密度电阻率法这两种方法，两者属于频率域，而矿井瞬变电磁法则为时间域的方法。
1直流电法技术的基本原理直流电法勘探是测定岩石电阻率的传统方法。
它通过一对接地电极把电流供入大地中，而通过另一对接地电极观测用于计算岩石电阻率所必需的电位或电位差信息（见图1）。
图1电法勘探工作原理示意图一个点电源0在均匀介质中的电场形态为球形（见图2），每个球壳为一个等电位面，不同等电位面上A、B两点会产生电位差，电位差的大小与其通过的介质的导电性（电阻率）有关。
此时通过直流电法仪测得A、B两点的电位差，即可计算出介质的视电阻率。
矿井直流电法勘探在井下巷道内安放物理场源和接收装置，因测点位置靠近勘探对象，缩短了目标体的探测距离，许多在地表无法探测到的较小规模地电异常体，在井下可获得较强异常响应，为提高电法勘探应用能力创造了有利条件。
巷道顶底板直流电测深法装置形式地下一定深度范围内横向电性变化情况，同时还可以观测垂向电性的变化特征，总体而言具固定MN法（施伦贝尔装置）工作布置方式为A---M-O-N---B，即以0点为中心，两边对称布置A、M、N、B四个电极四个电极按比例由近及远同步移动。
na（施伦贝谢尔）图1施伦贝谢尔对称四极测深法三极装置（常用于井下迎头超前探测）工作布置方式为A---M —0—N—B （*）。
即以0点为中心，两边对称布置M、N两个电极，A、M、N三极由近及远逐步移动，B极位于无穷远处。
图2 三极测深法示意图上述两种装置中A、B、均为供电电极，用于向岩层供电；M、N均为测量电极，用于探测地电场电压，根据测出的电流、电压值结合装置系数就可以换算出地层视电阻率值。
通过对不同深度地层的视电阻率值进行全方位探测和综合分析，就可以达到探测岩性或构造的目的。
矿井高密度电法巷道顶底板电测深法由于受其观测方式的制约，不仅测点稀，工作效率低信息量小，而且更难从多种电极排列去研究地电断面的特征、结构与分布。
直流电法、高密度和瞬变电磁法简介
矿井直流电法勘探涵盖了巷道顶底板电测深法和矿井高密度电阻率法这两种方法，两者属于频率域，而矿井瞬变电磁法则为时间域的方法。
1直流电法技术的基本原理直流电法勘探是测定岩石电阻率的传统方法。
它通过一对接地电极把电流供入大地中，而通过另一对接地电极观测用于计算岩石电阻率所必需的电位或电位差信息（见图1）。
图1 电法勘探工作原理示意图一个点电源O 在均匀介质中的电场形态为球形(见图2) ，每个球壳为一个等电位面，不同等电位面上A、B 两点会产生电位差，电位差的大小与其通过的介质的导电性(电阻率)有关。
此时通过直流电法仪测得A、B 两点的电位差，即可计算出介质的视电阻率。
A'j电流线图2点电源在均匀介质中的电场形态矿井直流电法勘探在井下巷道内安放物理场源和接收装置，因测点位置靠近勘探对象，缩短了目标体的探测距离，许多在地表无法探测到的较小规模地电异常体，在井下可获得较强异常响应，为提高电法勘探应用能力创造了有利条件。
巷道顶底板直流电测深法装置形式固定MN法（施伦贝尔装置）工作布置方式为A---M-O-N---B ，即以 O 点为中心，两边对称布置A 、M 、N 、B 四个电极四个电极按比例由近及远同步移动。
三极装置（常用于井下迎头超前探测）工作布置方式为A---M —O —N----B （*）。
即以 O 点为中心，两边对称布置M 、N 两个电极，A 、M 、N 三极由近及远逐步移动，B 极位于无穷远处。
图2 三极测深法示意图上述两种装置中A 、B 、均为供电电极，用于向岩层供电；M 、N 均为测量电极，用于探测地电场电压，根据测出的电流、电压值结合装置系数就可以换算出地层视电阻率值。
通过对不同深度地层的视电阻率值进行全方位探测和综合分析，就可以达到探测岩性或构造的目的。
矿井高密度电法巷道顶底板电测深法由于受其观测方式的制约，不仅测点稀，工作效率低信息量小，而且更难从多种电极排列去研究地电断面的特征、结构与分布。
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直流电法、高密度电法和瞬变电磁法比较
矿井直流电法勘探涵盖了巷道顶底板电测深法和矿井高密度电阻率法这两种方法，两者属于频率域，而矿井瞬变电磁法则为时间域的方法。
1直流电法技术的基本原理
直流电法勘探是测定岩石电阻率的传统方法。
它通过一对接地电极把电流供入中，而通过另一对接地电极观测用于计算岩石电阻率所必需的电位或电位差信息（见图1）。
图1 电法勘探工作原理示意图
一个点电源O 在均匀介质中的电场形态为球形(见图2) ，每个球壳为一个等电位面，不同等电位面上A、B 两点会产生电位差，电位差的大小与其通过的介质的导电性(电阻率)有关。
此时通过直流电法仪测得A、B 两点的电位差，即可计算出介质的视电阻率。
A B C
C'
B'
O
A'
j电流线
等电位面
图2点电源在均匀介质中的电场形态
矿井直流电法勘探在井下巷道安放物理场源和接收装置，因测点位置靠近勘探对象，缩短了目标体的探测距离，许多在地表无法探测到的较小规模地电异常体，在井下可获得较强异常响应，为提高电法勘探应用能力创造了有利条件。
巷道顶底板直流电测深法装置形式
固定MN 法（施伦贝尔装置）
工作布置方式为A---M-O-N---B ，即以 O 点为中心，两边对称布置A 、M 、N 、B 四个电极四个电极按比例由近及远同步移动。
三极装置（常用于井下迎头超前探测）
工作布置方式为A---M —
O —N----B （*）。
即以 O 点为中心，两边对称布置M 、N 两个电极，A 、M 、N 三极由近及远逐步移动，B 极位于无穷远处。
图2 三极测深法示意图
上述两种装置中A 、B 、均为供电电极，用于向岩层供电；M 、N 均为测量电极，用于探测地电场电压，根据测出的电流、电压值结合装置系数就可以换算出地层视电阻率值。
通过对不同深度地层的视电阻率值进行全方位探测和综合分析，就可以达到探测岩性或构造的目的。
矿井高密度电法
巷道顶底板电测深法由于受其观测方式的制约，不仅测点稀，工作效率低信息量小，而且更难从多种电极排列去研究地电断面的特征、结构与分布。
因此，所提供的关于地电断面的地质信息贫乏，资料解释存在相当困难。
为了克服上述困难与不足，更好的发挥物探在工程勘察中的优势，便发展出了高密度电阻率这项新的勘探技术。
其在原理上属于电法勘探中电阻率法的畴，它是以岩土体的电性差异为基础，以研究在施加电场的作用下，地下传导电流的变化分布规律，它是在常规电法勘探基础上发展起来的一种新的勘探方法。
高密度电法集中了常规剖面法和电测深法两者的特点，不仅可以观测地下一定深度围横向电性变化情况，同时还可以观测垂向电性的变化特征，总体而言具有以下
优点：
1、电极布设是一次完成的。
虽然在工作开始观测前要投入较大的工作量来完成多电极的布设工作，但这样做可以防止因电极重复设置引起的干扰，减小了测量误差。
2、常规电阻率测深一次只能得到一条剖面上一个点的电阻率值，而高密度电法在电极布设好时可以得到一条剖面下整个断面的电阻率参数。
大量的信息使我们在异常解译上排除电法工作的多解性有了较大的帮助。
3、野外的数据采集、收录实现自动化、智能化，因此可以方便的采集到同一深度上多个电阻率参数以及不同深度上电阻率参数。
数据的自动存储避免了人为的观测记录误差，智能化可以实时看到地电断面电阻率变化特征，便于与计算机联接实现数据共享，便于后期资料处理。
4、由于在一条地电断面上有很多的电阻率值（所以称之为高密度电阻率），在现代计算机技术的支持下，利用现在较成熟的应用软件包，我们可以很方便的得到一条地电断面异常图，使我们很直观的分析地质体的相对电性特征，从而了解异常地质体的埋深、规模等。
而常规电阻率测深无法做到这一点。
矿井高密度电法装置形式
高密度电法在野外工作时，将多电极按一定的间隔布置，观测过程中电极按一定规律组合，一次布置电极可实现不同的观测装置。
高密度电法野外工作是采用多种装置形式，其各
种装置形式的工作示意图如下：
①二极装置Pole-Pole
装置系数K=2πr，其中r为电极间距，AM=nr
②二极装置P-Pole-Pole
装置系数K=2πr，其中r为电极间距，AM=nr
③单边三极装置P-Dpole
装置系数K=2πn(n+1)r，其中r为电极间距，n为隔离系数，AM＝nr，MN＝r ④偶极装置Dpole-Dpole
装置系数K=2πn(n+1)r，其中r为电极间距，n为隔离系数，AB=MB=r，BM=nr ⑤斯龙倍格装置Schlumberger：
装置系数K=πn(n+1)r，其中r为电极间距，n为隔离系数，MN=r,AM=NB=nr ⑥温纳装置Wenner：
装置系数K=2πr，其中r为电极间距，AM=MN=NB=nr
2矿井瞬变电磁技术的基本原理
目前，国外常采用的预测方法主要是根据矿井已有的水文地质、构造地质和钻探资料，借助于各种物探方法进行综合分析，而物探方法在井下探测水源体比地面物探具有独特的优势。
瞬变电磁法由于在煤矿防治水中的独特优势，在巷道迎头超前探测以及底板突水预测预报方面受到了广泛的重视。
瞬变电磁法，即Transient Electromagnetic Method（简称TEM），是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲场，以激励地层介质感生电磁场，在一次脉冲场间歇期间利用同一回线或电偶极接收感应电磁场（图1）。
其物理基础是电磁感应原理，根据此理论，在电导率和磁导率均匀的上，铺设输入阶跃电流的回线，当发送回线中电流突然断开时，在下半空间就要被激励起感应涡流场以维持在断开电流前存在的磁场，此瞬间的电流集中在回线附近的地表，并按指数规律衰减。
图1 瞬变电磁法示意图
在发送一次脉冲磁场的间歇期间，观测由地下地质体受激励引起的涡流产生的随时间变化的感应电磁场（或称响应场）。
地层介质被激励所感应的二次涡流场强弱决定于地层介质所耦合的一次脉冲磁场磁力线的多少，二次场的大小与地下介质的电性有关：低阻地质体感应二次场衰减较慢，二次场电压较大；高阻地质体感应二次场衰减较快，二次场电压较小。
根据二次场衰减曲线的特征，就可以判断地下地质体的电性、性质、规模和产状等，由于瞬变电磁仪接收的信号是二次涡流场的电动势（纯异常响应），对二次电位进行归一化处理后。
根据归一化二次电位值的变化特征，可间接地探测各种地质构造问题。
因此，瞬变电磁作为一种时间域的人工源地球物理电磁感应探测方法，是根据地质构造本身存在的物性差异来间接判断有关地质现象的一种有效的地质勘探手段。
由于特殊的井下施工环境，相对于其它方法而言，矿井瞬变电磁法有着很大的差异，主要有以下两方面的优点：
（1）由于井下施工环境与地表不同，无法采用地表测量时的大线圈（边长大于50m）装置，只能采用边长小于3m的小线框，因此与地面瞬变电磁法相比数据采集工作量小，测量设备轻便，工作效率高。
（2）由于采用小线圈测量，点距更密（一般为2-10m），可降低体积效应，提高勘探的横向分辨率。
测量装置距目标体更近，将会大大提高异常体的感应信号强度。
施工方法
迎头超前探测
工作面探测。