The invention discloses a method for locating micro-seismic source in surrounding rock of tunnel. Based on the gravitational search method GSA of heuristic algorithm, at least four micro-seismic monitoring sensors are arranged behind the face of tunnel face to collect the waveform signals of rock mass rupture within the range of sensor reception, establish the space coordinate system of tunnel and accurately determine the sensor. The space coordinate picks up the observation time of the waveform signal on each sensor and sets the accumulative absolute difference between the observation time and the calculation time as the target function for locating the microseismic source. Finally, the position of the microseismic source can be searched by calculating the target function to satisfy the termination criterion. The invention can obtain a more accurate microseismic source in a relatively fast time. The method is economical, practical and easy to operate. It is suitable for micro-earthquake monitoring in various traffic, water conservancy and Hydropower tunnels.
【技术实现步骤摘要】
一种隧道围岩微震源定位方法
本专利技术涉及微震监测领域,尤其是一种基于启发式算法GSA的隧道围岩微震源定位方法,适用于各种交通、水利水电等隧道工程微震监测。
技术介绍
岩体在外界扰动的影响下,内部会产生微裂隙并以弹性波的形式释放应变能,微裂隙不断发育伴随着弹性波在岩体内迅速传播与释放,这种弹性波被称之为微震。微震监测技术就是基于弹性波的解译来分析岩体内部微裂纹扩展以及岩体稳定性的监测方法。微震源定位是微震监测技术的核心,它是利用微震传感器记录的微震波形信号、到时数据和微震波波速反演微震事件的空间坐标和发震时刻。目前,在微震源定位研究中,震源定位原理主要分为两大类:一类是基于到时不同理论的震源定位方法,另一类则是基于三轴传感器的震源定位方法。基于到时不同理论发展起来的震源定位方法种类繁多,是应用最广的一类震源定位方法,例如经典的Geiger法、Thurber法、单纯形定位算法、双重残差法等震源定位方法。但是,经典的Geiger法对初始条件的依赖性较大,在迭代过程中存在失稳发散问题;Thurber法虽然引入二阶偏导数提高了算法的稳定性,但同时也大大增加了计算量;单纯形定位算法与Powell等直接算法无须求解方程组,而是直接进行多维搜索,具有收敛速度快,简单且易实现等优点,但此类算法过于依赖初值的选取,与最小二乘法一样易陷入局部极小值。目前的现有技术还存在获取难度高、工作量较大、误差较大和效率不高的缺陷。因此,研究一种在较快时间内获取较准确的微震源位置的方法十分有意义,能够很大程度上保证微震源定位精度。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题是提供一种能够在较快 ...
【技术保护点】
1.一种隧道围岩微震源定位方法,其特征在于,包括以下步骤:a.在隧道施工掌子面后方布置n个微震检测传感器,n≥4;b.收集微震检测传感器接收范围内的岩体破裂的波形信号,定义所有传感器的观测到时与计算到时的累积绝对差值为震源波速反演的目标函数;c.假定微震定位空间有多个粒子,并假定各个粒子的质量与多维位置向量;d.以各粒子的多维位置向量计算目标函数,记录得到的最小目标函数值及对应最小目标函数值的位置;e.判断最小函数值是否小于规定量值ε,若最小目标函数值小于规定量值ε,则对应最小目标函数值的位置为震源,若最小目标函数值不小于规定量值ε,则更新各粒子的位置向量,重新计算目标函数值,至最小目标函数值小于规定量值ε为止。
【技术特征摘要】
1.一种隧道围岩微震源定位方法,其特征在于,包括以下步骤:a.在隧道施工掌子面后方布置n个微震检测传感器,n≥4;b.收集微震检测传感器接收范围内的岩体破裂的波形信号,定义所有传感器的观测到时与计算到时的累积绝对差值为震源波速反演的目标函数;c.假定微震定位空间有多个粒子,并假定各个粒子的质量与多维位置向量;d.以各粒子的多维位置向量计算目标函数,记录得到的最小目标函数值及对应最小目标函数值的位置;e.判断最小函数值是否小于规定量值ε,若最小目标函数值小于规定量值ε,则对应最小目标函数值的位置为震源,若最小目标函数值不小于规定量值ε,则更新各粒子的位置向量,重新计算目标函数值,至最小目标函数值小于规定量值ε为止。2.根据权利要求1所述的一种隧道围岩微震源定位方法,其特征在于:所述步骤e中更新各粒子的位置向量采用引力搜索算法进行更新。3.根据权利要求1所述的一种隧道围岩微震源定位方法,其特征在于:所述的规定量值为ε,其范围为1e-4到1e-5。4.根据权利要求1或2或3所述的一种隧道围岩微震源定位方法,其特征在于,包括以下步骤:a.在隧道施工掌子面后方布置n个微震监测传感器,n≥4;b.建立隧道空间坐标系,采集传感器接收范围内的岩体破裂的波形信号,定义所有传感器的观测到时与计算到时的累积绝对差值为震源波速反演的目标函数,所述目标函数的计算公式如下:式1中,fit为到时的累积绝对差值,n为监测传感器数量;ti为第i个传感器的观测到时,上标p,s为P波或S波,t0为震源的初始发震时刻,Ri/V为计算走时,Ri为微震源位置与第i个传感器位置的距离,V代表微震波在传播路径上的速度;c.假定微震定位空间有N个粒子,在初始时刻,每个粒子有质量Mi和多维位置向量Xi:M=(M1,...,Mi,...,MN),(i=1,2,...,N)(2)式2代表有N个具有质量的粒子,式3代表每个粒子具有n维的数值(若仅为三维空间则退化为三维数值),其中,表示...
【专利技术属性】
技术研发人员:马春驰,李天斌,张航,韩瑀萱,周雄华,王剑锋,
申请(专利权)人:成都理工大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
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