S波到时对微震源定位的影响及应对策略研究

论文摘要

作为一种安全有效的监测手段,微震监测技术已在矿山、隧道等岩石工程中进行了广泛的应用。微震源定位是该技术的主要内容之一,其结果可以直接影响到工程危险区域范围的预警预报工作,因此一直以来都是国内外的研究热点。但是大部分关于微震源定位的研究和应用都只使用了微震信号的P波到时。P波到时容易受到周围环境等因素的影响而难以拾准,仅使用其定位时有效监测范围也存在限制,无法保障传感器阵列外的定位精度和稳定性。因此,本文在微震源定位过程中增加了S波到时。通过现场试验,首先采集、分析了两种类型微震信号的P波和S波到时特征;然后以掘进爆破微震事件作为研究对象,使用了三种到时搭配方式分别进行震源定位计算,研究了几种不良传感器阵列下S波到时对微震源定位的影响;最后针对S波到时难以被算法自动拾准的问题,提出了一种基于最大振幅的微震源定位算法,并在隧道工程中进行了应用。得出以下主要结论:(1)相比于岩石破裂微震信号,掘进爆破微震信号的P波能量较大,其到时附近的振幅变化更明显,具有较好的拾取特征。但是这两种微震信号的S波到时由于均叠加在P波的尾波上,难以被算法自动拾准,且随着信号衰减或者其他干扰,拾取难度会不断增大,甚至严重影响到人工经验拾取的结果。(2)当微震事件位于传感器阵列外时,仅使用P波到时进行定位的结果误差较大,且当触发传感器较少时,会出现无法进行定位计算或者定位过程不收敛的情况;而增加S波到时参与定位后,可通过降低微震源相对于阵列方向上的定位精度损失,来保障整体空间定位精度,还能有效地解决使用最少P波到时造成的定位失稳问题。另外,在一些特殊条件下,使用2个传感器的P波和S波到时定位,定位结果也能起到一定的监测、预警效果。(3)基于最大振幅的微震源定位算法可以有效地避免S波到时拾取误差,并在实际隧道工程中取得了较好的定位效果,但存在一定的局限性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 微震监测技术的应用研究现状
•     1.2.2 震源定位方法研究现状
•     1.2.3 到时对微震源定位的影响研究现状
•     1.2.4 微震信号到时拾取技术研究现状
•   1.3 主要研究内容、研究思路及技术路线
•     1.3.1 主要研究内容
•     1.3.2 研究思路与技术路线
• 第2章 S波到时对微震源定位的影响试验研究
•   2.1 引言
•   2.2 微震监测系统简介及相关原理
•     2.2.1 微震监测系统简介
•     2.2.2 牛顿下山法震源定位原理
•     2.2.3 基于最小二乘法的波速反演方法
•     2.2.4 双波定位原理
•   2.3 工程简介与试验方案设计
•   2.4 微震监测系统建立和波速验证
• 第3章 分析S波到时对微震源定位的影响
•   3.1 引言
•   3.2 两类典型微震信号的到时特征
•   3.3 S波到时对震源定位精度的影响分析
•     3.3.1 三种到时搭配方案定位结果对比分析
•     3.3.2 部分双波到时定位结果异常原因分析
•     3.3.3 “方向缺失”下S波到时对微震源定位精度的影响分析
•     3.3.4 “双向缺失”下S波到时对微震源定位精度的影响分析
•   3.4 S波到时对爆破震源定位稳定性的影响分析
•   3.5 小结
• 第4章 基于最大振幅的微震源定位算法研究
•   4.1 引言
•   4.2 基于最大振幅的微震源定位算法
•   4.3 适用性分析
•   4.4 小结
• 第5章 隧道工程应用及定位效果分析
•   5.1 引言
•   5.2 工程及微震监测方案简介
•   5.3 波速校正及定位验证情况
•   5.4 定位效果分析
• 第6章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王搏

导师: 王军民,陈炳瑞

关键词: 微震源定位,到时,传感器阵列,最大振幅

来源: 长江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地球物理学,矿业工程

单位: 长江大学

分类号: P631.4

总页数: 67

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