双线隧道微震监测系统及其定位精度评估方法

专利主权项内容

1.一种用于双线隧道微震监测系统的定位精度评价方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将超前微震监测阵列和滞后微震监测阵列统一为微震监测阵列，采集微震监测阵列中第i个微震监测传感器的数据，得到隧道微震事件触发第i个微震监测传感器的观测到时t；i假设一处震源，通过公式t＝R/v计算得到该震源触发第i个微震监测传感器的计算走时t，其中R代表轴坐标上的震源位置(x，y，z)与第i个微震监测传感器(x，y，z)距离，v为微震传播路径上的微震波速；ciiicii000iiii然后通过下述公式计算得到残差γ : 式中，t和t上标p或s代表来自P波或S波；n表示微震监测传感器的数量；icim＝1或2；以分别对应范数统计准则L1和L2；t为微震事件震源的发震时刻；0(2)对于L1准则，发震时刻被定义为所有观测到时与计算走时差值的中位数mid，即t＝{(t-t)}mid；代入式(a)后则采用L1准则计算的残差γ如下：0ici1对于L2准则，发震时刻被定义为观测到时平均值与计算走时平均值的差值，即代入式(a)后则采用L2准则计算的残差γ如下：2其中，n表示微震监测传感器的数量；(3)根据L2准则计算残差，即将公式(c)第i个传感器的残差γ分解为三部分：γ＝A-[B-C] (d)<<<<<式中，A对应代表第i个传感器观测到时与微震监测阵列中微震监测传感器的观测到时平均值之差；<<为第i个传感器计算走时t<<ci<为微震监测阵列中微震监测传感器的计算走时平均值<(4)假定微震监测空间内的波速均匀，每个计算震源的B-C可等效为计算震源到第i个传感器的距离T与到微震监测阵列中传感器中心位置T的距离差；通过公式(e)得到震源到T和T距离差的双曲线域，其中两点之间的距离为2c，双曲线上的每一点到两点的距离差相等，记为2a；从两点的中部上垂直平分线到两点的侧部延长线，距离差2a逐渐增加，从0增长为2c，从而构成了两点之间的双曲线域：<<<<<<为评估微震监测阵列的定位精度，引入三维空间的双曲线域：其中，b表示双曲线的虚半轴长；a+b＝c；222(5)定义某方位的双曲线密度d，即该方位上单位长度引起的距离差变化，从双曲线域上来看，则为某方位穿越的双曲线数量越多，则距离差变化越大；首先，获取在X、Y和Z方位轴上的双曲线密度：(6)根据隧道方位与坐标轴的夹角，可获取该方位的双曲线密度：式中，α、β和ξ分别为隧道方位与坐标方位轴X、Y和Z的夹角，将所得该隧道方位上的双曲线密度d汇总，并计算得到该隧道方位上的总体双曲线密度总体双曲线密度越大代表该隧道方位具有较大的残差变化率，即更合理的残差分布，更高的震源定位精度。d