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一种基于空间几何关系的获得微震波速的方法
【专利摘要】本发明的基于空间几何关系的获得微震波速的方法，根据震源点和基站的空间几何关系，构建微震等效波速V的不等式，构建形如开口向上的二次函数的变化规律的时差适应函数，提出一个单调单向搜索算法，求出最佳波速。本方法完好的解决了微震定位中速度模型给不准或不唯一的问题，且不需要任何工程先验经验，依据传感器对微震到时等观测数据即可快速、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、提高收敛速度和算法的稳定性，具有很高的实际工程应用价值。
【专利说明】-种基于空间几何关系的获得微震波速的方法

【技术领域】
[0001] 本发明设及微震监测，具体是设及一种基于空间几何关系的获得微震波速的方 法。

【背景技术】
[0002] 微震监测是矿山动力灾害的主要监测技术之一，通过震源定位和其发生时刻来确 定一个微震事件，计算其释放能量，进而统计微震活动的强弱和频率，并结合微震事件分布 位置来判断潜在的矿山灾害活动规律。近年来该技术在矿井、煤矿、隧道、地热工程、核工程 等地下工程和边坡、路基、堤巧等露天工程中岩体结构稳定性的监测、监控与评价等领域得 到了广泛的应用。
[0003] 依据传感器对微震到时等观测资料，来确定震源的空间坐标和发震时刻，是微震 定位研究的主要内容之一。关于震源定位，国内外学者对微震震源定位进行了大量卓有成 效的研究，提出了各种不同的震源定位方法，例如Geiger及各种改进的方法，震源位置和 台站联合校正法，相对定位法、台偶时差法，E皿法，双重残差法等，大大促进了震源定位研 究的发展。该些方法根据参与求解的不同可分为二类；一类是已知速度模型，求解发震时 间和微震源的定位方法，简称经典法；另一类是微震源位置、发震时间和速度模型一起求解 的方法，简称联合法。然而在实际工程应用中，前者方法应用最为广泛，尤W Geiger定位 方法，最为常用，但速度模型给不准是该类方法的最大不足，虽然前人对速度模型做了许多 研究，但仍是影响定位算法稳定性和定位精度的最大因素。后者较好的解决了速度模型给 不准的问题，然而需要工程预先测得波速，增加额外工作量和需要专业的工程经验；或者使 用董晚军等学者提出无需测速的微震定位方法的拟合形式，W微震定位中的起震时刻、微 震坐标、波速等待求量部分或者全部当成未知量，W到时差等为目标函数进行拟合，该些都 属于非线性多极值问题，只能使用一些智能优化捜索算法去求解。例如陈炳瑞学者曾采用 了粒子群捜索算法进行了求解，然而由于求解过程中各参数的盲目性，在没有大量震源数 据约束的情况下，会出现求解过程中为了满足方程目标函数最小而产生与实际严重不符的 情况，而且捜索算法的结果本身就具有随机性，有时候甚至需要重新运行好几次，效率也不 局。


【发明内容】

[0004] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于空间几何关系的获得微震 波速的方法，其能够实现无需任何先验经验，即可对微震波速高精度求解。
[0005] 本发明所采用的技术方案包括如下步骤：
[0006] 1)根据震源点和基站的空间几何关系，构建微震等效波速V的不等式；
[0007]

【权利要求】
1. 一种基于空间几何关系的获得微震波速的方法，其特征在于：包括如下步骤： 1) 根据震源点和基站的空间几何关系，构建微震等效波速V的不等式：
式中：V为微震的等效波速，（Xi,Yi,Zi)、（Xj,yj,Zj)为第i、j个基站传感器的坐标，ti、tj为微震到第i、j传感器的时间，i= 1，2, 3…n，j= 1，2, 3…nilj，n为传感器的个数； 2) 构建到时差适应函数Q:
式中：AWi为第i+1和第i个传感器监测微震到时之差，当i=I^tAWn=W1-Wn;ALi=Lw-Li,其中
式中：(Xd，yd，zQ)为震源点坐标，（Xi,Yi,Zi)为基站传感器坐标，i= 1，2,…，n，n为传 感器个数； 3) 利用式（1)，计算出等效波速的最大值Vm，赋值V=Vm，并初始化搜索步长step; 4) 根据此时的速度v，依据微震线性定位法计算出相应的震源坐标，代入到式（2)、 (3)、（4)，求出对应的到时差适应值Q_begin; 5) 赋值V=v-step，并重新计算对应的到时差适应值Q_temp，其中step为向下搜索步 长； 6) 如果Q_temp〈Q_begin,则返回步骤4);如果Q_temp>Q_begin,则进行下一步； 7) 如果step〈0. 001，贝Ij输出此时的速度V即为最佳等效波速；否则，赋值V=v+step， 缩小更新步长并更新，进行下一步； 8) 更新此时速度V相应的到时差适应值为Q_beginl,进入下一步； 9) 赋值V=v+step，并计算此时对应速度V的到时差适应值Q_templ; 10) 如果Q_templ〈Q_beginl，则返回步骤8);否则，进一步缩小更新步长并更新，返回 步骤4)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤3)，初始化搜索步长step= 0. 2。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤7)，缩小更新步长为step= step/2〇
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤10)，进一步缩小更新步长为step =step/10〇
【文档编号】G01S5/22GK104502964SQ201410794839
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】王国富, 王猛, 叶金才, 张海如, 张法全, 庞成, 韦秦明 申请人:桂林电子科技大学