[發明專利]一種地下水封洞庫運營期微震監測方法

有效

• 申請號: 201711029769.6
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107861157B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 曹洋兵;陳俊熙;黃真萍;陳玉華;邱冬冬;曾煥接;詹淦基
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01V1/38
• 分類號: G01V1/38
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種地下水封洞庫運營期微震監測方法，其特征在于，按照如下步驟實現：

步驟S1：根據待監測地下水封洞庫工程地質條件及地下結構特征，對地下洞室群穩定性進行三維數值模擬分析，判斷潛在失穩區域，結合施工期監測信息，確定監測區域；

步驟S2：在該待監測地下水封洞庫洞的水幕巷道中開設微震監測孔；

步驟S3：在所述微震監測孔內設置速度型傳感器；

步驟S4：根據所述步驟S2以及所述步驟S3，基于恒定的通道數，獲取X種微震傳感器布置方案，作為初步比選方案；對所述初步比選方案進行評價，獲取最優的傳感器布置方案，并根據該最優的傳感器布置方案在微震監測孔設置相應的傳感器；

步驟S5：從水幕巷道對應的地表預設位置鉆孔至所述水幕巷道頂板，并與水幕巷道內部相連，作為儀表井，傳感器線纜均由此儀表井通向地表；

步驟S6：在所述儀表井的井口周側設置一用于放置數據采集儀與數據采集計算機的儀表間，所述數據采集儀通過光纖與所述采集計算機連接；

步驟S7：將所述采集計算機經光纖連接至設置于在所述待監測地下水封洞庫外側地面的微震監測中央控制室內的數據分析計算機，用于對洞庫安全進行監控；

其中，在所述步驟S4中，根據巖體縱波傳播速度概率分布特征、到時誤差概率分布特征，基于Monte-Carlo隨機模擬方法，計算出各初步比選方案的定位誤差期望值；根據定位誤差期望值評價各初步比選方案的定位精度，確定最優的傳感器布置方案；

其中，所述根據定位誤差期望值評價各初步比選方案的定位精度通過如下步驟實現：

步驟S41：在主洞室空間中布置N個微震源，且三維坐標和發震時間已知；

記巖體P波傳播速度V和到時誤差ξ對傳感器均服從相同的正態分布，即V～N(u_v，σ_v)，ξ～N(0，σ_t)，傳感器接收微震源信號的時間為：

其中，t為傳感器接收到微震源信號的時間，t_i表示微震源發震時間，V表示彈性波在介質中的傳播速度，ξ為到時誤差，(x，y，z)為表示傳感器的位置坐標，(x₀，y₀，z₀)為微震源的位置坐標；

基于巖體P波傳播速度V和到時誤差ξ的概率分布特征，利用Monte-Carlo方法隨機產生M組樣本(V，ξ)，通過上式獲取微震源在巖體P波傳播速度V條件下的傳感器接收時間t；

步驟S42：基于所有或部分的傳感器接收時間t、傳感器位置以及P波傳播速度V，通過最優化方法，以累計到時殘差最小為優化函數，反演出微震源位置(x＇，y＇，z＇)和發震時間t＇；

步驟S43：通過下式獲取微震源定位誤差：

以同一微震源在M組樣本(V，ξ)下的定位誤差期望值作為初步比選方案對該微震源的定位精度，以所有微震源定位精度的期望值作為初步比選方案優劣的評判指標，并由此確定最優傳感器布置方案。

2.根據權利要求1所述的一種地下水封洞庫運營期微震監測方法，其特征在于，在所述步驟S2中，所述微震監測孔包括交替設置的深孔與淺孔，且開設于水幕巷道的角點、拐點或潛在失穩區域周側。

3.根據權利要求2所述的一種地下水封洞庫運營期微震監測方法，其特征在于，在所述步驟S3中，對于所述淺孔，在孔底部布置速度型傳感器；對于深孔，在對應主洞室頂部、底部兩處均設置速度型傳感器；所述微震監測孔中的相鄰設置的速度型傳感器之間留設有預設深度閾值的深度差；在巷道的角點、拐點或監測區域周側的微震監測孔優先布置三向傳感器；其余微震監測孔內采用單向傳感器與三向傳感器交替設置。

4.根據權利要求1所述的一種地下水封洞庫運營期微震監測方法，其特征在于，在所述步驟S6中，所述數據采集儀通過光纖與所述采集計算機設置于一NEMA4封裝箱內。