浅层瞬变电磁雷达 叶英 9787116100619 中国地质大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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叶英 著

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出版社： 中国地质大学出版社

ISBN：9787116100619

商品编码：28758207445

出版时间：2016-12-01

书名	浅层瞬变电磁雷达
定价	48.00
ISBN	9787116100619
出版社	中国地质大学出版社
作者	叶英
编号	1201465440
出版日期	2016-12-01
印刷日期	2016-12-01
版次	1
字数	370千字
页数	236

1瞬变电磁法发展概论 1.1方法的发展 1.2仪器的发展 1.3数据处理软件 1.4行业的应用 1.5展望 参考文献 2瞬变电磁法的基本理论 2.1瞬变电磁法原理 2.2瞬变电磁响应基本特征 2.3地面瞬变电磁装置 2.4地下瞬变电磁装置-地-井、坑道 2.5航空瞬变电磁装置-地-空方式 2.6海洋瞬变电磁装置 参考文献 3浅层瞬变电磁法理论基础 3.1城市浅层地质问题 3.2浅层电磁法的探测问题 3.3浅层瞬变电磁法发展现状 3.4浅层瞬变电磁响应信号特征 3.5过渡过程影响分析 3.6过渡过程信号处理 参考文献 4瞬变电磁雷达系统 4.1瞬变电磁雷达的概念 4.2瞬变电磁雷达的工作装置 4.3数据采集 4.4数据滤波去噪 4.5参数计算 4.6数据可视化 4.7定性分析与定量解释 参考文献 5仪器设计 5.1浅层瞬变电磁雷达设计要求 5.2电磁发射机 5.3电磁接收机 5.4同步技术 5.5测量轮触发 5.6发射线圈与接收线圈的制作 5.7测试结果 参考文献 6应用与实践 6.1重叠回线装置雷达探测 6.2大定回线源装置雷达探测 6.3偶极法装置雷达探测 6.4其他装置雷达探测 6.5雷达各种干扰典型波谱 参考文献

叶英 博士 教授级高工 北京市市政工程研究院硕士生导师 山东大学、中南大学兼职博士生导师 北京市市政工程研究院副院长兼地下工程建设预报预警北京市重点实验室主任 北京市级命名的职工创新工作室负责人。

普通大众

'浅层瞬变电磁雷达'共分6章 首先从瞬变电磁法的基本理论出发 介绍了地面瞬变电磁法、地下瞬变电磁法、航空瞬变电磁法和海洋瞬变电磁法的理论、仪器及行业应用现状。其次讨论了浅层瞬变电磁法的理论基础、发展现状、信号特征及处理方法。然后研究了浅层瞬变电磁雷达的概念、工作装置、各种参数计算及数据处理方法 介绍了浅层瞬变电磁雷达的仪器设计、发射—接收一体机的研制、多种同步技术和不同场景的现场测量方法。很后列举了用瞬变电磁雷达探测城市地下管线、探查城市浅层地质问题、进行地铁施工超前地质预报等典型案例 以说明其应用效果。

探索地下世界的奥秘：浅层瞬变电磁雷达（TEM）的应用与发展 地下世界，一个充满未知与可能性的领域，其丰富的矿产资源、复杂的地质构造以及隐藏的工程挑战，无不吸引着人类不断探索和认识。传统的地质勘探方法，如钻探、物探等，在一定程度上揭示了地下的景象，但往往存在成本高昂、效率低下、信息获取受限等缺点。随着科技的进步，一种新兴的地球物理勘探技术——浅层瞬变电磁雷达（TEM），正以其独特的优势，为我们打开了一扇深入地下、精准探测的新视野。 本文旨在全面而深入地介绍浅层瞬变电磁雷达（TEM）技术。我们不局限于某一特定著作，而是从技术原理、仪器设备、数据处理、应用领域以及未来发展趋势等多个维度，系统地梳理和阐述TEM技术。通过对这些内容的深入剖析，希望能为读者勾勒出一幅清晰完整的TEM技术图景，展现其在探索地下奥秘方面的巨大潜力。 一、 TEM技术的基本原理：电磁波在地下的“回声” 瞬变电磁法（TEM），又称时域电磁法，是一种利用电磁感应原理进行地下探测的地球物理勘探方法。其核心思想在于，通过向地下发射短暂的电磁脉冲，激励地下导电地层的涡流，并测量这些涡流在关闭脉冲后衰减产生的二次电磁场，从而反演出地下介质的电性结构。 具体而言，TEM工作的基本流程如下： 1. 发射线圈激励： 将一个电流通过一个较大的发射线圈，形成一个瞬变的、随时间变化的磁场。这个磁场能够穿透地表，进入地下。 2. 感应涡流： 当瞬变磁场穿过地下导电介质时（例如含盐地下水、矿体、黏土层等），会根据法拉第电磁感应定律，在地下的导电介质中感应出涡流。 3. 关闭发射： 在短暂的发射脉冲结束后，发射线圈的电流迅速关闭。此时，原本支撑着涡流的磁场消失。 4. 涡流衰减与二次场产生： 根据楞次定律，感应出的涡流会试图维持其原有的磁场。然而，由于外部激励消失，这些涡流会逐渐衰减。在涡流衰减的过程中，它会产生一个随时间衰减的二次磁场。 5. 测量接收： 在地表或靠近地表的位置，放置一个接收线圈。这个接收线圈专门用于测量由地下涡流衰减产生的二次磁场。由于二次磁场是随时间衰减的，因此通过测量在不同时间点接收到的二次磁场强度，可以获得地下介质的电导率信息。 TEM技术最显著的特点在于其“瞬变”的特性。通过测量二次场在不同时间衰减的响应，可以反推出地下不同深度和不同电性结构的分布。在二次场衰减的早期，主要反映的是浅层介质的电性；随着时间的推移，二次场响应则逐渐来自更深的地下区域。这种时间域的响应特征，使得TEM技术能够获得连续的、高分辨率的地下电性剖面信息。 二、 TEM仪器设备：高精度与便携性的完美结合 一套完整的TEM系统通常由以下几个主要部分组成： 1. 发射单元： 包括大功率的电流源（或开关电源）、发射线圈（通常为矩形或圆形线圈，线圈匝数、尺寸和形状会影响探测深度和分辨率）以及控制系统，用于产生和控制发射电流脉冲的形状、宽度和频率。 2. 接收单元： 包括高灵敏度的接收线圈（通常为磁通门传感器或线圈）、低噪声放大器和模拟数字转换器（ADC）。接收线圈用于感应二次磁场，放大器则负责增强微弱的接收信号，ADC则将模拟信号转化为数字信号以便后续处理。 3. 同步与时钟单元： 确保发射脉冲的开始和关闭与接收采样精确同步。高精度的时钟和同步信号是获取准确TEM响应的关键。 4. 数据采集与处理单元： 通常是便携式计算机或专用的数据记录仪，负责存储原始的接收数据，并进行初步的数据预处理，如噪声抑制、叠加累积等。 5. 辅助设备： 如GPS接收器（用于精确记录测点坐标）、地质锤（用于记录地质信息）、电源（电池组）等。 随着技术的发展，现代TEM设备越来越趋向于小型化、轻便化和智能化。许多设备采用了先进的数字信号处理技术，提高了数据采集的精度和效率。同时，无线传输技术和GPS集成也使得现场作业更加便捷。在浅层探测领域，一些紧凑型的TEM系统，甚至可以由单人携带和操作，极大地提高了勘探的灵活性和机动性。 三、 数据处理与反演：从原始信号到地下图像 TEM探测获取的原始数据是不同时间点上接收到的二次磁场强度。这些数据包含了丰富的地下信息，但直接的原始数据并不能直观地展示地下结构。因此，需要经过一系列的数据处理和反演解释过程，才能将其转化为具有地质意义的地下电性模型。 1. 数据预处理： 噪声抑制： TEM数据中不可避免地会包含各种噪声，如大地电场噪声、人为电磁干扰、仪器自身噪声等。常用的噪声抑制方法包括滤波、平均累加（Stacking）、外差法等。 视电阻率（Apparent Resistivity）计算： 在TEM数据处理中，常常会计算视电阻率，它是在特定时间和特定模型假设下，由观测到的二次场推算出的地层等效电阻率。视电阻率曲线能够直观地反映地下电性结构的变化趋势。 平滑处理： 对视电阻率曲线进行平滑处理，有助于去除数据中的毛刺，更清晰地展示地下电性变化。 2. 反演解释： 一维反演（1D Inversion）： 最常用的反演方法，假设地下介质是水平分层均匀的，根据观测到的视电阻率曲线，反演出各层的电导率（或电阻率）和厚度。这是TEM数据解释中最基本也是最重要的一步，能够获得地下电性分层信息。 二维反演（2D Inversion）： 当地下结构变化较大，呈现出一定程度的水平方向变化时，采用二维反演方法。它假设地下介质在垂向和沿测线方向是均匀的，反演出沿测线的地下电性剖面图像。 三维反演（3D Inversion）： 对于复杂的地质体或区域性勘探，需要进行三维反演。它考虑地下介质在三维空间中的变化，反演出三维的地下电性模型。三维反演计算量巨大，但能提供最真实的地下结构信息。 在实际应用中，反演模型的选择需要结合具体的勘探目标和已知地质信息。经验丰富的地球物理师会结合专业知识，对反演结果进行解释，并与已知地质资料相互印证，最终给出可靠的地质结论。 四、 TEM技术的广泛应用领域：解锁地下多种奥秘 TEM技术以其高分辨率、强穿透能力（尤其在低电阻率区域）、良好的二维/三维成像能力以及相对便捷的作业方式，在众多领域展现出独特的优势，成为地下探测的重要工具。 1. 矿产资源勘探： 金属矿产： TEM对导电性好的矿体（如硫化物矿床、石墨等）具有极高的灵敏度，能够探测到埋深较浅、规模较小的矿体，对于寻找原生矿和氧化矿都非常有效。 地下水勘探： 含水层（特别是黏土或泥岩夹层中的裂隙含水层、富水断层带）通常具有较低的电阻率，TEM技术可以有效地识别出这些导电异常体，圈定地下水赋存区域，评估地下水的储量和水文地质条件。 地热资源勘探： 地热储层（如火山岩、变质岩中的裂隙）的温度升高会改变岩石的电阻率，TEM可以探测到这些电性异常，辅助地热资源的勘探和开发。 稀土矿、砂矿等： 某些类型的稀土矿床（如离子吸附型稀土矿）和含矿砂体也具有特定的电性特征，TEM可以作为初步普查的有效手段。 2. 工程地质勘察： 隐伏断裂探测： 断裂带通常会富集地下水或黏土，导致其电性与围岩不同，TEM能够有效地探测地表下隐伏的断裂，为工程选址（如水库、大坝、隧道、高层建筑等）提供重要的地质依据。 滑坡与崩塌隐患探测： 滑坡体内部往往存在水分集聚或黏土充填，导致其电性与稳定土体不同，TEM可以探测到滑坡体内部的导水通道、松散区域，为滑坡治理提供技术支持。 地下管线与障碍物探测： TEM对于探测埋设在地下的金属管线、废弃的地下结构、以及其他导电性异常体具有良好的效果，可用于城市地下管网普查、施工前安全评估等。 填埋场探测： 垃圾填埋场由于其含水率高、导电性强，TEM可以有效地勾画填埋场的范围、深度以及内部的渗漏区域，为环境监测和治理提供数据。 3. 环境地质调查： 地下水污染探测： 工业废水、生活污水等渗入地下，会导致地下水矿化度升高，电阻率降低，形成污染羽。TEM可以清晰地勾画出污染羽的范围和形态，为地下水污染治理提供监测手段。 土壤盐渍化探测： 农田土壤盐渍化会显著降低土壤的电阻率，TEM可以用于大范围的土壤盐渍化程度评估和监测。 地质灾害预警： 除断裂、滑坡外，TEM还可以用于探测地陷、岩溶塌陷等与地下水和地层结构相关的地质灾害的隐患。 4. 考古勘探： 古代遗址与墓葬探测： 夯土、陶瓷、金属器物等地下遗存往往具有与自然土体不同的电性，TEM可以用于探测埋藏在地下的古代城墙、房屋遗迹、墓葬等，为考古发掘提供指引。 五、 TEM技术的未来发展趋势：智能化、集成化与多学科交叉 随着科技的不断进步，TEM技术正朝着更加智能化、集成化和多学科交叉的方向发展。 1. 智能化与自动化： 智能数据处理： 机器学习和人工智能技术将被更广泛地应用于TEM数据解释，实现自动化识别异常、自动反演模型，提高解释效率和精度。 自主采集与导航： 集成高精度GPS、惯性导航系统以及无人机/机器人平台，有望实现TEM数据的自主采集和智能路径规划，进一步提高作业效率和覆盖范围。 2. 仪器设备创新： 高频与宽频TEM： 发展更高频率和更宽频段的TEM设备，以提高浅层探测的分辨率，并扩展TEM在更复杂地质条件下的应用。 多通道与分布式TEM： 发展多通道接收和发射系统，实现同步采集更多道数据，提高成像精度。分布式TEM则可能通过大量小型化传感器实现更精细的地下结构成像。 小型化与低成本化： 持续推动TEM设备的集成化和模块化设计，降低设备成本，使其在更广泛的领域得到应用。 3. 多学科交叉融合： 与其他物探方法的联合应用： 将TEM与其他地球物理方法（如电阻率成像、地震勘探、磁法勘探等）进行数据融合，可以发挥各自的优势，提高勘探结果的可靠性和准确性。 与地质学的深入结合： 建立更完善的TEM数据与地质体电性参数之间的响应关系模型，为地质解释提供更科学的依据。 与遥感技术的结合： 将TEM数据与遥感影像（光学、雷达等）结合，可以实现从地表到地下信息的综合分析，提高对区域地质环境的认识水平。 结语 浅层瞬变电磁雷达（TEM）技术，作为一种先进的地球物理勘探手段，正以前所未有的精度和效率，为我们揭示着地下世界的丰富信息。从矿产资源的发现，到工程建设的安全保障，再到环境问题的监测与治理，TEM技术都发挥着不可替代的作用。 展望未来，随着仪器设备的不断创新，数据处理技术的日益成熟，以及与其他学科的深度融合，TEM技术必将在探索地下奥秘的道路上，继续书写新的篇章，为人类社会的可持续发展贡献更大的力量。

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这本书的出版单位——中国地质大学出版社，本身就带有一定的权威性和专业背书。出版社的定位决定了其书籍在专业领域的认可度。对于地球物理勘探领域的研究者和从业者来说，选择一个可靠的出版源至关重要，它间接保证了书籍中引用的数据、模型和理论的准确性与时效性。在一个快速迭代的科技领域，出版质量的稳定输出，是衡量一个机构专业水平的重要标准。我非常看重这种“出身”，它意味着这本书在进入市场之前，已经经过了专业领域的严格检验。这也让我对书中可能出现的任何图表和数据产生了更高的信任感，能够更放心地将其作为参考资料来使用，而不是需要花费额外的时间去交叉验证其基础的正确性。这种机构背书带来的安心感，是个人作者难以比拟的。

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深入探究作者的学术背景，是决定我是否投入时间精力的重要因素。基于这本书的专业性质，作者的专业积累和实践经验无疑是这本书价值的基石。我期待这本书中能体现出一种将深奥理论“翻译”成可理解语言的能力。学术著作最怕的就是晦涩难懂，公式和概念堆砌，让人望而却步。好的作者，应当是知识的桥梁建造者，能够用精炼的语言阐释复杂的现象。从书名所暗示的领域来看，这要求作者对物理、电磁学以及地球科学都有深刻的洞察。如果作者能够在书中穿插一些具有启发性的案例分析，或者对经典实验进行独到的见解梳理，那这本书的价值将得到几何级的提升。我非常关注那些能够在理论与实践之间架起坚实桥梁的著作，毕竟知识的最终目的是指导实践。

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拿到这本书时，我最直观的感受是它内容的广度与结构的逻辑性。从目录的初步浏览来看，作者似乎构建了一个非常系统且层层递进的知识框架，这对于初学者而言无疑是一个极大的福音。很多专业书籍在试图涵盖过多内容时，往往会显得顾此失彼，脉络不清，但这本书给我的感觉是，它在保持信息密度的同时，非常注重知识点的衔接与过渡。比如，仅仅是前几章的标题设计，就暗示着作者在引入基础理论后，很快就会将理论与实际应用场景进行有效的结合。这种安排，极大地提升了阅读的连贯性和吸收效率。我个人偏爱那些能够清晰勾勒出学科发展脉络的作品，它们能帮助读者建立起牢固的知识骨架，而不是零散的知识点堆砌。这本书从布局上看，似乎正是朝着这个方向努力的。

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从一个使用者的角度出发，我更关心这本书在实际操作层面的指导意义。很多理论书籍读起来酣畅淋漓，但一旦要将其应用于实际的野外工作或数据处理，便会发现理论与现实的巨大鸿沟。我希望这本书不仅仅是停留在“是什么”和“为什么”的层面，更重要的是要清晰地阐述“如何做”。例如，在仪器的设置、数据的预处理、异常的识别与物理解释等关键环节，是否提供了详尽的操作步骤和注意事项？一个优秀的教材或参考书，应该能够像一个经验丰富的前辈在旁边指导一样，避免读者在实际操作中走不必要的弯路。如果书中能够针对性地讨论一些常见的数据干扰和误差来源的处理方法，那就太棒了，这直接关系到勘探成果的可靠性。我期待这本书能够成为我的“实战手册”，而非仅仅是书架上的陈设。

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这本书的装帧设计颇具匠心，封面采用了一种哑光质感，配以简约却又不失深邃的排版，让人一眼就能感受到内容的专业与厚重。虽然我尚未深入研读，但仅凭这份外观，就能体会到出版方对学术品质的重视。内页纸张的选择也十分考究，墨迹清晰，排版布局合理，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到过分疲劳。通常来说，技术类书籍的阅读体验容易受限于印刷质量，但这本书显然在这方面下了不少功夫。这种对细节的关注，往往预示着内容本身的严谨与规范。我个人尤其欣赏那种在细节处体现匠心精神的作品，它不仅仅是一本工具书，更像是一件值得收藏的学术工艺品。这种初步的印象，极大地激发了我想要尽快沉浸于其知识体系中的渴望。封面上的书名和作者的署名，那种沉稳的字体选择，也无形中为全书奠定了严谨的学术基调。