五、瞬變電磁法(TEM)

瞬變電磁法是利用不接地或接地線源向地下發送一次場，在一次場的間歇期間，測量由地質體產生的感應電磁場隨時間的變化。根據二次場的衰減曲線特征，就可以判斷地下不同深度地質體的電性特征及規模大小等。由于該方法是觀測純二次場，消除了由一次場所產生的裝置偶合噪音，具有體積效應小、橫向分辨率高、探測深度深、對低阻反映靈敏、與探測地質體有最佳偶合、受旁側地質體影響小等優點。

瞬變電磁法最初是由前蘇聯學者在20世紀30年代提出用于解決地質構造問題，20世紀50年代用于找礦，20世紀60年代以后從方法原理到一、二維反演都得到了廣泛應用和發展。在我國，該方法研究始于20世紀70年代，20世紀90年代后逐步向工程檢測、環境、災害等應用領域發展。從20世紀80年代開始，原長春地質學院、原地礦部物化探研究所、中南大學等研究機構分別在方法理論、儀器及野外試驗、一維及二維正反演方法等方面做了大量工作，并且自行研制了幾種功率小、探測深度淺的瞬變電磁法儀器，在生產實際中見到了好的應用效果。然而，大功率、探測深的瞬變電磁法儀器國內尚在研制中，目前主要依賴進口。

瞬變電磁法除了廣泛應用于金屬礦產、石油、煤田、地熱以及凍土帶和海洋地質等地質勘查工作之外，在水文和工程地質勘查中也取得了非常好的應用效果，如楊文欽(2002)、張保祥(2002)、郁萬彩(2001)、蔣文(2004)等使用瞬變電磁法查明斷層及頂板砂巖的導水性及富水性、勘查地下水資源及界定地下水位、評價斷層空間位置及含水性和尋找地下含水構造;劉繼東(1999)、李貅(2000)、袁江華(2002)、閻述(1999)等使用瞬變電磁法探測煤柱及圈定老窯采空區、勘察煤田礦井涌水通道、探測小浪底水庫庫區煤礦采空區和探測地下洞體的存在;劉羽(1995)用瞬變電磁法評價塌陷成因及危害性、評價防滲帷幕穩定性、探測高層建筑地基和評價大橋橋址穩定性;郭玉松(1998)使用瞬變電磁法探測堤防工程隱患、勘查水庫壩址;薛國強(2003)使用瞬變電磁法探測公路隧道工程中的不良地質構造;李文堯(2000)用瞬變電磁法在抗洪搶險中尋找漏水斷裂或溶洞;敬榮中(2003)使用瞬變電磁法結合四極測深探測地下管網分布。

六、地質雷達(GPR)

地質雷達與探空雷達技術相似，是利用寬帶高頻時域電磁脈沖波的反射探測目標體，只是頻率相對較低，用于解決地質問題，又稱“探地雷達”。將雷達技術用于探地，早在1910年就已經提出，在隨后的60年中該方法多限于對波吸收很弱的鹽、冰等介質中。直到20世紀70年代以后，地質雷達才得到迅速推廣應用。我國地質雷達儀器的研制始于20世紀70年代初期，由多家高校和研究機構進行儀器研制和野外試驗工作。但是由于種種原因，研究成果至今未能用于實際。目前，國內使用的地質雷達儀器都是引進的，能夠提供商用地質雷達技術的有美國、加拿大、瑞典、俄羅斯等國家。

地質雷達是由地面的發射天線將電磁波送入地下，經地下目標體反射被地面接收天線所接收，通過分析接收到電磁波的時頻、振幅特性，可以評價地質體的展布形態和性質。由于雷達穿透深度與發射的電磁波頻率有關，使其穿透深度有限，但分辨率很高，可達0.05米以下。早期，地質雷達只能探測幾米內的目標體，應用范圍比較狹窄。此外，地質雷達與地震反射法原理相似，一些地震資料處理解釋方法可以借用。目前，地質雷達探測深度最大可達100米，使之成為水文和工程地質勘察中最有效的地球物理方法。

地質雷達因具有分辨率高，成果解釋可靠的特點，在淺層地質勘探中，有著非常廣泛的應用。如探測覆蓋層厚度、基巖面起伏，查找潛伏斷層、破碎帶、古溶洞、管道溝、涵洞以及地下掩埋體，進行環境地質、考古調查等。在水文和工程地質中，地質雷達應用也是非常廣泛，主要有：楊天春(2001)、錢榮毅(2003)、鄧居智(1999)使用地質雷達進行公路、高速公路、機場道路等質量的無損檢測;趙永貴(2003)、薛建(2000)、史付生(2003)使用地質雷達進行隧道地質超前預報、檢測隧道襯砌質量;王俊茹(2003)、李永革(2001)、姬繼法(2002)使用地質雷達探測建筑物地下邊坡孤石、機場地下古墓等不良地質體分布，消除其對鄰近或上部構筑物構成的潛在威脅;姜衛方(2000)、李大心(2000)、朱紅軍(2002)使用地質雷達調查滑坡體及滑坡面、評估崩塌、滑坡及地面沉降等地質災害;高建東(1999)、曾校豐(2000)、王百榮(2001)、張志清(2000)使用地質雷達探測水庫地下防滲墻、探測水庫壩體結構層及結構層材料老化變質、檢測灌漿質量及混凝土厚度、調查覆蓋層厚度及襯砌混凝土質量;楊向東(2001)使用地質雷達探測地下管道;李張明(2000)使用地質雷達在三峽工程施工中探明花崗巖不均勻風化分布范圍、圈定較大斷層及風化夾層的延伸范圍和產狀、檢測高速公路質量;王孝起(2001)使用地質雷達調查南水北調中線天津干渠基巖巖性及基巖面高程;張興磊(2001)使用地質雷達查明了煤柱破壞情況和采空區分布范圍，指導注漿施工;張欣海(1999)使用地質雷達查明了海上圍堤的斷面特征以及著底情況;陳愛云(2003)使用地質雷達在石質文物保護工程中查明巖體中含水裂隙和溶洞的分布規律及對文物的影響。

七、結論

通過對幾種主要電法勘探方法的發展、原理及實際應用進行綜述，可以看出，電法勘探方法在水文和工程地質勘探領域有著廣泛的應用，歸結起來有以下幾方面：

1.高密度電法由于其高效率、深探測和精確的地電剖面成像，成為水文和工程地質勘察中最有效的方法。考慮到該方法的分辨率不高，在具體的應用中可以結合其他電法勘探、電測井等方法，達到精細地質解釋的目的。

2.地質雷達主要用于各類工程地質勘探，是工程地質勘探首選的電法勘探方法。同時，該方法可以借用地震勘探中已有的資料處理和解釋技術，使其迅速發展，可以在更多的領域發揮作用。

3.在水文地質勘探中，激發極化法和可控源音頻大地電磁法是首選的電法勘探方法，如果將激發極化法和高密度電法結合起來尋找地下水資源，效果將會更好。

4.瞬變電磁法在水文地質和工程地質勘探中都有著廣泛的應用，尤其是大功率瞬變電磁儀不僅可以在深部地質勘探中發揮作用，還具有較高的分辨能力。如果將該方法與高密度電法結合使用，有望解決深部精細地質勘察問題。

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