瞬变电磁法以其探测深度大以及横向探测分辨率高的优点,在寻找含水地质构造等方面取得了很好的应用效果。本文针对含水采空区复杂地层瞬变电磁探测问题,设计了简化的采空区三维复杂模型,针对堤坝渗漏瞬变电磁场探测,设计了含两种渗漏通道的梯形堤坝模型。分别采用大回线源和长方形小回线源分析研究了这两类模型在表面及断面的瞬变电磁响应特征,利用中心点垂直磁场分量晚期视电阻率计算方法分析了模型纵向电性特征分布,另外对实测数据进行反演处理以验证瞬变电磁法的实际应用效果,具体研究内容及结论如下:首先,采用非均匀剖分时域有限差分方法实现了地面探测地质问题模型的三维正演,实现了采空区和渗漏通道的三维建模,并分析了常见含水构造的瞬变电磁响应特征,完成了正演程序对复杂地层介质的瞬变电磁响应数值模拟。通过分析发现:不管是地下还是地表,电磁场等值线在低阻介质内较为集中,低阻介质在地面的投影位置磁场强度衰减的慢,高阻介质恰好相反;磁场垂直分量等值线分布形态在低阻介质所处位置均发生了改变,且电磁场分量等值线断面图中勾画出的异常体,其位置、范围、轮廓与模型事先设定的基本相同。其次,分别利用大回线源和长方形回线源探测装置,对上述两种含水地质构造模型的地面瞬变电磁响应进行视电阻率变化特征分析,采用中心点垂直磁场分量晚期视电阻率的计算方法进行分析,从纵向看来,拟断面图中视电阻率的大小变化与模型电阻率纵向分布相匹配,得到了与采空区及堤坝渗漏通道模型相符的视电阻率断面图,该图能体现探测目标并且能够较好的吻合模型的尺寸设置,且利用该计算方法探究了地面瞬变电磁方法探测复杂地层的可行性。最后,基于本文得出的结论,对煤矿采空区以及水电站围堰的瞬变电磁实测数据进行处理,绘制了视电阻率拟断面图,依据反演软件处理结果进行地质解释。从反演结果能够较为准确的推断出异常部位大致位置,随后的实际地质资料也证明了推断结论的正确性。验证了该论文关于瞬变电磁对复杂采空区地层及堤坝渗漏探测可行性,论文主要是以模型试验并结合勘探实例的方式进行了相关研究。