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地震科普
微震震源定位研究现状及展望——波速模型法
时间: 2020-05-07 08:56             来源: 
  为了更加符合微震信号在实际岩层中的传播,复杂的波速模型建立便成为一个难题。在这里把主要针对波速模型研究的定位方法定义为波速模型法。考虑到煤矿上覆岩层层状赋存和离层带的特点,构建了矿井尺度的微震监测系统“异向波速模型”,以到时残差最小为目标和震源定位误差最小为目标的两种求解模型。利用具有全局寻优特性的遗传算法与 CMEAS 算法结合的混合算法求解。其研究结合爆破实验发现,与传统的简化波速模型相比,震源定位误差得到极大的降低。

  在“异向波速模型”的基础上,根据速度分层岩体中应力波传播特征,如图所示。对垂向上的应力波按岩体波速值大小作分段区别,推导震源应力波走时关系式,建立分层速度定位目标函数,基于此提出了一种由参数准备、层速度反演、微震定位三个模块组成的分层速度定位模型 SV,并采用遗传算法进行优化求解。其研究结合实际工程验证,证明了定位模型在波速分层的区域岩体微震定位应用中比单一速度定位模型更加合理可靠。然而,在实际工程中存在带有空洞和速度分区的复杂波速岩体,引入速度快、精度高和对复杂模型适应性强的多模板快速行进法(Multi-Stencils Fast Marching Methods,MSFM)用于初至波走时正演计算。其研究基于 MSFM 优化算法对实际工程应用发现,MSFM 算法作为走时正演方法具有很好的应用价值,能够有效地提高震源定位精度。

  基于异向波速模型的方法作为波速模型的典型方法之一,实质是根据工程地质实际条件确定初始波速,模拟波在岩体的传播路径和不同岩石中传播的速度,类似于光在不同介质中的传播。戴峰等基于白鹤滩岩质边坡的微震监测和边坡的实际岩层,发现微震信号在岩体中的规律,结合波的传播性质,理论推导出应用于白鹤滩岩质边坡的微震震源定位方法。显然,此方法能够准确定位,可应用于类似岩层的震源定位。可见,能够知道微震信号在岩体中的传播实际路径和在不同介质(岩石)中的传播速度,那么将提高定位的精度。因此,波速模型法研究是最有效的,也是最难的一种,结合实际工程应用研究具有更高价值。

  责任编辑:李  北

  发布编辑:王禹桐


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