【技术实现步骤摘要】
一种岩巷超前探测三维偏移成像方法
本专利技术属于隧道地震地质预报
，具体涉及利用三分量地震数据的矢量特性以及不同类型波的极化特征，来推测反射界面的空间方位的一种岩巷超前探测三维偏移成像方法。
技术介绍
随着我国交通、水利水电事业的快速发展，大规模的铁路、公路和水电工程建设数量不断增加，需要修建大量各种类型的隧道，在隧道施工建设中，掌子面前方常隐含有不利地质构造对象，在开挖揭露过程中容易诱发地质灾害导致安全事故，给工程建设造成重大损失，为了准确确定隧道掘进前方的异常地质构造，就要在隧道的超前地震预报数据处理过程中，得到精准的偏移成像结果。目前，岩巷超前地震探测中较常用的偏移方法是克希霍夫积分偏移，将射线追踪方法与Kirchhoff积分偏移结合起来，可以实现叠前Kirchhoff深度偏移来进行隧道地质预报；通过分析隧道环境下的地震波传播的时距关系，可以通过插值的方法使用不同精度的网格剖分，以提高运算速度。由于隧道施工过程中地下空间地质构造复杂且容易出现不连续的情况，从物理地震学的角度来看，观测到的波场信息可以认为是...
【技术保护点】
1.一种岩巷超前探测三维偏移成像方法，其特征在于：包含如下步骤：/nS1、获取三分量地震观测数据，将地震观测数据中的直达波剔除，并分离纵波；/nS2、利用三维速度分析公式，对预处理后的地震观测数据进行速度扫描分析，得到三维速度谱，以估计地下介质地震波速度，再利用初至纵波的极化信息确定反射界面的几何参数，利用三维速度谱和反射界面的几何参数确定速度模型；/nS3、确定时窗计算长度W，利用协方差矩阵特征分析法，求取三分量地震记录的波场极化信息，得到对应绕射时刻的主偏振方向；/nS4、根据步骤S2得到的速度模型，利用射线追踪的方法，计算获得：从震源发出的波经过每个绕射点到各检波器的...
【技术特征摘要】
1.一种岩巷超前探测三维偏移成像方法，其特征在于：包含如下步骤：
S1、获取三分量地震观测数据，将地震观测数据中的直达波剔除，并分离纵波；
S2、利用三维速度分析公式，对预处理后的地震观测数据进行速度扫描分析，得到三维速度谱，以估计地下介质地震波速度，再利用初至纵波的极化信息确定反射界面的几何参数，利用三维速度谱和反射界面的几何参数确定速度模型；
S3、确定时窗计算长度W，利用协方差矩阵特征分析法，求取三分量地震记录的波场极化信息，得到对应绕射时刻的主偏振方向；
S4、根据步骤S2得到的速度模型，利用射线追踪的方法，计算获得：从震源发出的波经过每个绕射点到各检波器的波场绕射时间和绕射射线出射方向；
S5、利用绕射射线出射方向与主偏振方向之间的差异构造方向权函数；
S6、在均匀各向同性介质中的克希霍夫积分法偏移的过程中，加入方向权函数项，得到极化深度偏移成像结果。
2.根据权利要求1所述的一种岩巷超前探测三维偏移成像方法，其特征在于：所述步骤S2中：三维速度分析公式ESpec，具体形式如下：
其中，i表示道序号，j表示采样点在窗口内的自然排列顺序序号，表示各道的反射时间，M表示速度扫描计算时窗长度，t0表示炮点自激自收时间、v表示界面上覆介质速度、m表示界面法向单位向量的Y分量；
首先计算各道的反射时间ti，再依据公式计算与t0、v、m对应的速度谱值，对上述三个变量选定不同值，重复以上步骤即可以计算地震剖面的三维速度谱，通过三维速度谱，估计反射界面到炮点之间的介质的速度大小。
3.根据权利要求1所述的一种岩巷超前探测三维偏移成像方法，其特征在于：所述步骤S2中：利用初至纵波的极化信息确定反射界面几何参数的公式，具体形式如下：
其中，N表示假设已知的直线束Li的数量，(i＝1，2，3，…，N)，Pi(xi,yi,zi)表示每一直线上的某一已知坐标的点，Q(x,y,z)表示空间内的任意点，vi＝(li,mi,ni)表示各直线的单位方向向量，I表示N阶单位矩阵；
具体为利用极化特征，确定地下界面的法线方向及其位置，先对波的类型做出判别，再对纵波进行极化分析，以获取波场在不同位置的传播方向，然后通过波场在不同位置的传播方向进行反向延长，求取交点，通过解如上线性方程，求得反射射线的反向交点Q的坐标，交点与炮点关于界面镜像对称，由交点与炮点确定的直线的单位方向的向量v为界面法线方向，所述界面法线方向及交点与炮点构成线段的中点M(xM,yM,zM)，确定反射界面的解析表达式；其中，点(xp,yp,zp)为空间平面上不同于点M的任一点；
在计算过程中给出三维速度模型空间的大小限制，利用空间平面与速度模型空间的各棱边直线的交点来估计反射界面的具体位置，从而构建初始速度模型。
4.根据权利要求3所述的一种岩巷超前探测三维偏移...
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