Page 63 - 水文地质勘察技术研究

第二章 水文地质勘探

类地质条件较为复杂的滑坡地层的划分来说，物探技术也只能得到物性的分层结

论。在这种情况出现的时候，不需要过分地强调物性地层位置和实际地质层位的
一一对应，而是需要将影响滑坡地层稳定性的因素探索作为主要任务，并在寻找
出滑坡体内不稳定地层的前提下，确定实际的滑动面位置，并落实滑坡防治工程。

三、综合物探技术在煤炭矿井地质中的应用
（一）瞬变电磁法的基本原理和方法

瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Methods）是电磁勘探法的一种，因其
主要研究响应与时间变化的关系，所以又被称之为时间域电磁法（Time Domain

Electromagnetic Methods），我们通常将其简称为“TEM”。它主要是依靠地下
岩矿体导磁性与导电性的不同为前提，并借助电磁感应原理，通过分析研究电磁
场的时空变化规律特征，达到解决地质类问题和查明矿体分布的一种勘探手段。

尽管瞬变电磁法存在不同类别的变换方法，但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依然是依靠数学物理基础的。为了探明良导
金属矿体，一般要研究导电体的瞬变电磁响应；而为了解决各类地质构造问题则

需要研究关于瞬变电磁法在水平层状大地上的理论。随着 TEM 不断地发展，它
还可能推广到用来勘察煤田、油气田、金属矿产以及地下水等各类地质问题。
1. 电磁场的基本理论

研究矿井瞬变电磁的理论基础是依赖于麦克斯韦方程组，其不仅对电磁学进
行了数学上的表达，而且准确地描述了宏观电磁的普遍现象。

麦克斯韦方程的微分形式为：
∂
安培定律： × H ( ) Jtr, = ( ) tr, + D ( ) tr, （2-1）
t ∂
∂
法拉第定律： × E ( ) tr, = − B ( ) tr, （2-2）
t ∂
磁通量连续定理： ⋅ B ( ) 0, =tr （2-3）

库仑定律： ⋅ D ( ) tr, = ρ ( ) tr, （2-4）
其中：E 表示电场强度；H 表示磁场强度；D 表示电位移矢量或电通密度；

B 表示磁感应强度或磁通密度；J 表示电流密度； ρ 表示电荷密度。
公式（2-1）表示了麦克斯韦一安培环路定律的量化关系，可见在安培环路

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