一種基于空間幾何關系的獲得微震波速的方法
【專利摘要】本發(fā)明的基于空間幾何關系的獲得微震波速的方法，根據(jù)震源點和基站的空間幾何關系，構建微震等效波速V的不等式，構建形如開口向上的二次函數(shù)的變化規(guī)律的時差適應函數(shù)，提出一個單調(diào)單向搜索算法，求出最佳波速。本方法完好的解決了微震定位中速度模型給不準或不唯一的問題，且不需要任何工程先驗經(jīng)驗，依據(jù)傳感器對微震到時等觀測數(shù)據(jù)即可快速、高精度的解出微震波速，保障了后期微震定位算法的定位精度、提高收斂速度和算法的穩(wěn)定性，具有很高的實際工程應用價值。
【專利說明】-種基于空間幾何關系的獲得微震波速的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及微震監(jiān)測，具體是設及一種基于空間幾何關系的獲得微震波速的方 法。

【背景技術】
[0002] 微震監(jiān)測是礦山動力災害的主要監(jiān)測技術之一，通過震源定位和其發(fā)生時刻來確 定一個微震事件，計算其釋放能量，進而統(tǒng)計微震活動的強弱和頻率，并結合微震事件分布 位置來判斷潛在的礦山災害活動規(guī)律。近年來該技術在礦井、煤礦、隧道、地熱工程、核工程 等地下工程和邊坡、路基、堤巧等露天工程中巖體結構穩(wěn)定性的監(jiān)測、監(jiān)控與評價等領域得 到了廣泛的應用。
[0003] 依據(jù)傳感器對微震到時等觀測資料，來確定震源的空間坐標和發(fā)震時刻，是微震 定位研究的主要內(nèi)容之一。關于震源定位，國內(nèi)外學者對微震震源定位進行了大量卓有成 效的研究，提出了各種不同的震源定位方法，例如Geiger及各種改進的方法，震源位置和 臺站聯(lián)合校正法，相對定位法、臺偶時差法，E皿法，雙重殘差法等，大大促進了震源定位研 究的發(fā)展。該些方法根據(jù)參與求解的不同可分為二類；一類是已知速度模型，求解發(fā)震時 間和微震源的定位方法，簡稱經(jīng)典法；另一類是微震源位置、發(fā)震時間和速度模型一起求解 的方法，簡稱聯(lián)合法。然而在實際工程應用中，前者方法應用最為廣泛，尤W Geiger定位 方法，最為常用，但速度模型給不準是該類方法的最大不足，雖然前人對速度模型做了許多 研究，但仍是影響定位算法穩(wěn)定性和定位精度的最大因素。后者較好的解決了速度模型給 不準的問題，然而需要工程預先測得波速，增加額外工作量和需要專業(yè)的工程經(jīng)驗；或者使 用董晚軍等學者提出無需測速的微震定位方法的擬合形式，W微震定位中的起震時刻、微 震坐標、波速等待求量部分或者全部當成未知量，W到時差等為目標函數(shù)進行擬合，該些都 屬于非線性多極值問題，只能使用一些智能優(yōu)化捜索算法去求解。例如陳炳瑞學者曾采用 了粒子群捜索算法進行了求解，然而由于求解過程中各參數(shù)的盲目性，在沒有大量震源數(shù) 據(jù)約束的情況下，會出現(xiàn)求解過程中為了滿足方程目標函數(shù)最小而產(chǎn)生與實際嚴重不符的 情況，而且捜索算法的結果本身就具有隨機性，有時候甚至需要重新運行好幾次，效率也不 局。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種基于空間幾何關系的獲得微震 波速的方法，其能夠實現(xiàn)無需任何先驗經(jīng)驗，即可對微震波速高精度求解。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術方案包括如下步驟：
[0006] 1)根據(jù)震源點和基站的空間幾何關系，構建微震等效波速V的不等式；
[0007]

【權利要求】
1. 一種基于空間幾何關系的獲得微震波速的方法，其特征在于：包括如下步驟： 1) 根據(jù)震源點和基站的空間幾何關系，構建微震等效波速V的不等式：
式中：V為微震的等效波速，（Xi,Yi,Zi)、（Xj,yj,Zj)為第i、j個基站傳感器的坐標，ti、tj為微震到第i、j傳感器的時間，i= 1，2, 3…n，j= 1，2, 3…nilj，n為傳感器的個數(shù)； 2) 構建到時差適應函數(shù)Q:
式中：AWi為第i+1和第i個傳感器監(jiān)測微震到時之差，當i=I^tAWn=W1-Wn;ALi=Lw-Li,其中
式中：(Xd，yd，zQ)為震源點坐標，（Xi,Yi,Zi)為基站傳感器坐標，i= 1，2,…，n，n為傳 感器個數(shù)； 3) 利用式（1)，計算出等效波速的最大值Vm，賦值V=Vm，并初始化搜索步長step; 4) 根據(jù)此時的速度v，依據(jù)微震線性定位法計算出相應的震源坐標，代入到式（2)、 (3)、（4)，求出對應的到時差適應值Q_begin; 5) 賦值V=v-step，并重新計算對應的到時差適應值Q_temp，其中step為向下搜索步 長； 6) 如果Q_temp〈Q_begin,則返回步驟4);如果Q_temp>Q_begin,則進行下一步； 7) 如果step〈0. 001，貝Ij輸出此時的速度V即為最佳等效波速；否則，賦值V=v+step， 縮小更新步長并更新，進行下一步； 8) 更新此時速度V相應的到時差適應值為Q_beginl,進入下一步； 9) 賦值V=v+step，并計算此時對應速度V的到時差適應值Q_templ; 10) 如果Q_templ〈Q_beginl，則返回步驟8);否則，進一步縮小更新步長并更新，返回 步驟4)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟3)，初始化搜索步長step= 0. 2。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟7)，縮小更新步長為step= step/2〇
4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟10)，進一步縮小更新步長為step =step/10〇
【文檔編號】G01S5/22GK104502964SQ201410794839
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權日:2014年12月19日
【發(fā)明者】王國富, 王猛, 葉金才, 張海如, 張法全, 龐成, 韋秦明 申請人:桂林電子科技大學