台站外微地震事件定位方法研究

论文摘要

微地震监测技术作为一种动态、实时、三维立体的重要安全监测手段,在矿山开采、隧道施工、水利压裂等工程应用中得到广泛应用。震源定位作为微地震监测系统中的核心技术,一直以来都是国内外学者研究的重点与热点。目前在隧道施工、水利压裂等线性工程中,微地震震源多在传感器(台站)阵列之外,进一步带来微震源定位不准、定位效率及稳定性低、岩爆风险难以准确预警等一系列新的挑战。同时,精确的初至拾取是实现震源定位至关重要的环节。由于准确性对震源定位结果影响很大,而微地震数据信噪比较低,所以高效准确的初至时间拾取也是微地震监测技术的关键。本文围绕上述问题,针对台站外微地震定位方法以及初至拾取方法展开研究:(1)针对微地震监测台网进行研究,其结果表明,微地震震源定位受到台网布设的影响,通常震源位于台站外的定位误差大于台站内。(2)针对强噪条件下微震信号初至拾取精度不高的问题,提出了一种基于小波多尺度分析和AIC算法的联合拾取方法。采用正演数据和野外实测数据对该改进算法进行了验证,拾取结果表明该算法能有效适用于强噪声微地震数据初至拾取,并明显提高其拾取精度,误差在0.25~0.5ms之间。(3)为提高微震源定位过程中的求解效率及稳定性,基于TDPS定位法,再结合双差法的思想,提出一种适用于台站外微地震事件的改进微震源定位方法。建立正演模型,运用改进算法验证台站外定位的准确性,并与原TDPS法进行定位效果及误差对比分析,结果表明改进算法的定位精度显著增加,其误差降低了59.98%,同时改进算法具有更强的稳定性。(4)以水江铝矿炮点爆破现场实测数据为例,对文中两种改进后的算法进行应用验证。最终得到较好的微地震监测结果,验证本课题中研究成果的可行性和可靠性。

论文目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 微地震监测技术的发展

1.2.2 微地震初至拾取技术的发展

1.2.3 微地震定位技术的发展

1.3 论文研究主要内容及成果

1.4 本文各章节主要内容安排

2 微地震初至拾取方法研究

2.1 微地震信号初至拾取经典算法

2.1.1 STA/LTA算法

2.1.2 AIC算法

2.2 改进的M-AIC初至拾取算法

2.2.1 小波多尺度分析及其参数选择

2.2.2 微地震数据的小波分解和重构

2.2.3 改进的M-AIC算法流程

2.3 改进M-AIC算法的应用及分析

2.3.1 正演三分量微地震数据处理与分析

2.3.2 野外三分量微地震数据处理与分析

2.4 本章小结

3 台站外微地震定位方法研究

3.1 微地震事件震源定位原理及方法

3.1.1 到时差定位方法基本原理

3.1.2 经典Geiger法定位

3.1.3 双差定位算法

3.1.4 TDP-S法定位

3.2 微地震监测台网研究

3.2.1 台网研究基本理论

3.2.2 台网布设实例分析

3.3 基于TDP-S法和双差法的震源定位改进算法

3.3.1 改进算法原理

3.3.2 改进算法流程

3.4 微地震正演模拟验证

3.4.1 模型算例

3.4.2 定位结果及分析

3.5 本章小结

4 台站外震源定位的实际资料处理

4.1 矿山基本情况

4.2 现场监测台站布置

4.2.1 实验准备及流程

4.2.2 监测台站位置标定

4.3 震源定位

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 程一鸣

导师: 王耀彬

关键词: 台站外,微地震事件,震源定位,初至拾取

来源: 西南科技大学

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: 西南科技大学

分类号: P631.4

总页数: 57

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