[發明專利]一種基于各向異性波速場巖體微震定位方法

在審

• 申請號: 202011580093.1
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112630820A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 魏立科;陳結;程關文;姜德義;蒲源源;王翀;彭博
• 申請（專利權）人: 重慶大學;應急管理部信息研究院;四川省煤炭產業集團有限責任公司
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司 50218
• 代理人: 穆祥維

本發明提供一種基于各向異性波速場巖體微震定位方法，包括步驟：S1、假定微破裂產生的空間位置坐標；S2、測定得到微震監測系統內的每個傳感器坐標，得到每個傳感器相對微破裂空間位置的坐標；S3、得到巖體微破裂的傳播速度在空間的坐標關系；S4、根據微震事件的球形分布，得到關于波速的微震事件位置；S5、根據由試驗點到每個傳感器方向的波速，得到微震事件坐標和地震波速度的時間?距離方程；S6、用泰勒級數試算解表示觀測到的到達時間；S7、得到微震監測系統內的N個傳感器的矩陣形式；S8、用高斯消元法求得修正向量，之后以(θ+Δθ)為新的試驗點繼續迭代，直到滿足誤差要求完成精準定位。本申請實現了在考慮各向異性波速場條件下的微震事件定位。

技術領域

本發明屬于工程穩定安全監測技術領域，涉及在巖體工程開挖過程中針對現場產生的微震事件進行精準定位的方法，具體涉及一種基于各向異性波速場巖體微震定位方法。

背景技術

巖體工程如隧道工程、采礦工程、水利工程等在開挖時，破壞了原始圍巖體的穩定性，造成應力集中和巖體的破壞失穩，在巖體內產生能量釋放，而為了預測巖體的穩定狀況。當前的手段主要是利用微震監測系統(Micro-seismic Monitoring System，MMS)識別巖體內微震事件位置，分析能量大小等，為防護工程安全提供有效的技術支撐。

而準確預測巖體的破壞及穩定情況時，微震定位的精準性、有效性決定了預測的準確性。實現微震事件的定位是基于波速分布、巖體性能、每個傳感器的靈敏度等實現的。本發明的發明人經過研究發現，傳統的微震定位方法未考慮波速的各向異性，現有的算法不能計算各向異性波速場，造成定位準確度較低，從而降低了巖體破壞失穩的預測可信性和有效性。因此迫切需要一種考慮各項異性波速場的巖體微震事件定位方法，以滿足日益復雜的工程問題需要。

發明內容

針對現有微震定位方法未考慮波速的各向異性，現有的算法不能計算各向異性波速場，造成定位準確度較低，從而降低了巖體破壞失穩的預測可信性和有效性的技術問題，本發明提供一種基于各向異性波速場巖體微震定位方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種基于各向異性波速場巖體微震定位方法，包括以下步驟：

S1、假定微震監測系統監測獲得微震事件的準確位置，則每個波速橢球的圓心位于微破裂產生的空間位置坐標為(x_c,y_c,z_c)；

S2、測定得到微震監測系統內的每個傳感器坐標(x_i,y_i,z_i)，則可以得到每個傳感器相對微破裂空間位置的坐標(x',y',z')＝(x_i-x_c,y_i-y_c,z_i-z_c)；

S3、根據球坐標系與直角坐標系的轉換關系，得到巖體微破裂的傳播速度在空間的坐標關系其中，V_i為由試驗點到每個傳感器方向的波速，θ為球坐標系中原點到點P的連線與+Z軸的空間夾角，為球坐標系中原點到點P的連線在XY平面的投影線與+X軸之間的夾角；

S4、根據微震事件的球形分布，可以將公式帶入，從而得到關于波速的微震事件位置是：其中，a為坐標系x方向系數，b為坐標系y方向系數，c為坐標系z方向系數；

S5、根據V_i為由試驗點到每個傳感器方向的波速，可以得到如下關于微震事件坐標和地震波速度的時間-距離方程：

其中，x為坐標系x方向變量，y為坐標系y方向變量，z為坐標系z方向變量，t_i為試驗點第i個傳感器捕捉到波的時間，t為時間；