具有复杂速度分布的区域岩体微震震源定位方法

摘要

本发明提供的具有复杂速度分布的区域岩体微震震源定位方法，步骤如下：①圈定监测区域，在其中建立三维直角坐标系并将其划分为三维网格，对三维网格的各节点进行编号并记录各节点的空间坐标；②在所述监测区域安装传感器，将各传感器划分到与该传感器位置最接近的三维网格节点上；③当监测区域发生微震后，使用传感器采集微震产生的P波的波形初至时刻；④赋予三维网格各节点相应的波速值，分别以各传感器为起点，利用二阶多模板快速行进法计算各传感器所在节点到编号为(l,m,n)的节点的初至走时；⑤建立求解各节点对应的时间差函数f_(l,m,n)，将所得f_(l,m,n)的函数值按照从小到大的顺序排序，取前k个f_(l,m,n)的函数值所对应的节点的节点坐标进行算术平均即得震源坐标。

主权项

具有复杂速度分布的区域岩体微震震源定位方法，其特征在于步骤如下：①根据实际监测需求，圈定待进行微震震源定位的监测区域，该监测区域呈长方体形状，其长度、宽度、高度分别为A米、B米、C米，在所述监测区域中建立三维直角坐标系并将所述监测区域沿其长度、宽度、高度方向划分为间距为d米的三维网格，对所述三维网格的各节点进行编号并记录各节点的空间坐标，编号方法如下：以所述监测区域的长度方向为行、宽度方向为列、高度方向为层，将位于监测区域某一角点处的节点定义为位于第1行、第1列、第1层的节点，将该节点编号为(1,1,1)并记录该节点的空间坐标，以该节点为基准，按照各节点所处的行、列、层进行编号，位于第l行、第m列、第n层的节点的编号为(l,m,n)，将编号为(l,m,n)的节点的空间坐标记作(L,M,N)；②在所述监测区域安装至少4个传感器，各传感器形成空间网状结构分布，测量各传感器的空间坐标并记录，将第i个传感器的空间坐标记作(x_i,y_i,z_i)，将第i个传感器划分到与该传感器位置最接近的三维网格节点上，记录第i个传感器所在节点的编号；③当所述监测区域发生一次微震后，将第i个传感器采集到微震产生的P波的波形初至时刻记作t_i，设该震源的空间坐标为(x₀,y₀,z₀)；④根据地质勘探资料，对所述三维网格的各节点赋予相应的波速值，将位于空洞区域的节点的波速值赋为340m/s，然后根据各节点的波速值，分别以各传感器为起点，利用二阶多模板快速行进法计算各传感器所在节点到编号为(l,m,n)的节点的初至走时并保存，将第i个传感器所在节点到编号为(l,m,n)的节点的初至走时记作Δt_i(l，m，n)；⑤建立求解各节点对应的时间差函数f_(l,m,n)式(1)，并计算f_(l,m,n)的函数值，$f_{\left(l,m,n\right)}=\sqrt{\frac{1}{p\left(p-1\right)}\underset{i,j=1}{\overset{p}{\Sigma }}{\left[t_i-t_j-\left({\mathrm{\Delta t}}_{i\left(l,m,n\right)}-{\mathrm{\Delta t}}_{j\left(l,m,n\right)}\right)\right]}^2}---\left(1\right)$式(1)中，i,j分别为第i个和第j个传感器，t_i,t_i分别为第i个和第j个传感器采集到微震产生的P波的波形初至时刻，Δt_i(l，m，n),Δt_jl，m，n)分别为第i个和第j个传感器到编号为(l,m,n)的节点的初至走时，p是监测区域中传感器的数量；将计算得到的f_(l,m,n)的函数值按照从小到大的顺序排序，取前k个f_(l,m,n)的函数值所对应的节点编号(l₁，m₁，n₁)、(l₂，m₂，n₂)…(l_k，m_k，n_k)和节点坐标(L₁，M₁，N₁)、(L₂，M₂，N₂)…(L_k，M_k，N_k)，按照式(2)计算震源的空间坐标(x₀,y₀,z₀)，$\left\{\begin{array}{c}{x}_0=\frac{1}{k}\underset{s=1}{\overset{k}{\Sigma }}{L}_s\\ y_0=\frac{1}{k}\underset{s=1}{\overset{k}{\Sigma }}{M}_s\\ z_0=\frac{1}{k}\underset{s=1}{\overset{k}{\Sigma }}{N}_s\end{array}\right.---\left(2\right)$式(2)中，L_s，M_s，N_s表示前k个f_(l,m,n)的函数值对应的节点中的任意一个节点的坐标(L_s，M_s，N_s)。