[发明专利]基于多参数约束和结构校正的随掘巷道全波形反演方法

权利要求书

1.一种基于多参数约束和结构校正的随掘巷道全波形反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、输入理论模拟数据或实测常规巷道地震超前探测数据，构建全波形反演初始模型，再采用多尺度弹性波全波形反演方法对初始模型进行单一尺度反演；

步骤2、对步骤1得到的单一尺度反演结果进行多参数加权约束结构校正，得到初步校正结果；

步骤3、基于预先设定的限制条件，对初步校正结果进行一维波速剖面空间结构校正和平滑约束，得到二次校正结果；

步骤4、将步骤3得到的二次校正结果作为下一尺度的初始模型，继续按照步骤1的方式进行全波形反演；

步骤5、重复执行步骤2～步骤4，直至所有尺度反演完成，得到巷道超前探测弹性波全波形反演结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于多参数约束和结构校正的随掘巷道全波形反演方法，其特征在于，步骤2中，按照下式进行多参数加权约束结构校正：

其中，Δm为单次迭代模型更新量；Δm′为多参数加权结构校正后的模型更新量；m为初始模型；i,j分别表示z,x方向上网格节点的位置；m_i,j^p为纵波速度、横波速度或密度单一参数初始模型i,j网格节点位置的参数数值；nz为模型竖向网格点数，nx为模型横向网格点数；V_p为纵波速度；V_s为横波速度；Den为密度。

3.根据权利要求1所述的一种基于多参数约束和结构校正的随掘巷道全波形反演方法，其特征在于，步骤3中，预先设定的限制条件为：

根据实际需要设置限制条件一，限制条件一以空间校正下限value值为判定依据，将低于空间校正下限value值的模型更新量进行压制，变为0；

根据实际需要设置限制条件二，限制条件二以结构校正区域范围以及区域之间距离为判定依据，当模型更新量为负值区域两侧均存在一更新量为正值区域、或者当模型更新量为正值区域两侧均存在一更新量为负值区域，当区域范围以及区域之间距离满足限制条件二时，将负值区域两侧存在的正值区域内或者正值区域两侧存在的负值区域内的模型更新量进行压制，变为原来模型更新数值的1/5。

4.根据权利要求2所述的一种基于多参数约束和结构校正的随掘巷道全波形反演方法，其特征在于，步骤3包括：

步骤301、选取一个纵轴网格坐标y_i，沿巷道轴线提取一维波速剖面其中，x为横轴坐标；

步骤302、计算一维波速剖面对应的模型更新量与斜率

步骤303、将低于空间校正下限value值的模型更新量进行压制，变为0，得到校正后的模型更新量

步骤304、根据校正后的模型更新量按照限制条件二对一维波速剖面上的每个网格点进行逐一判定和校正，得到校正后的模型更新量

步骤305、根据校正后的模型更新量与斜率按照斜率符号变化情况对一维波速剖面上的每个网格点进行逐一判定，得到校正后的模型更新量

步骤306、根据校正后的模型更新量计算校正后的一维波速剖面

步骤307、取下一个纵轴网格坐标y_i+1，重复步骤302～步骤306，直至完成所有网格一维波速剖面的校正，得到一维波速剖面空间结构校正与平滑约束后的二次校正结果。

5.根据权利要求4所述的一种基于多参数约束和结构校正的随掘巷道全波形反演方法，其特征在于，步骤305包括：

当斜率符号发生变化的相邻三个点之间存在两个模型更新量为零的点，该两个点前后网格点模型更新量符号发生变化，且该两个点之间没有斜率为0的点，则对斜率符号发生变化的相邻三个点之间区域内的网格点的模型更新量进行校正，变为第一个斜率符号变化点与第三个斜率符号变化点两点模型更新量的平均值，得到校正后的模型更新量

再根据校正后的模型更新量继续校正，当斜率符号发生变化的不相邻的两个点之间范围内所有网格点模型更新量符号未发生改变，则对两个斜率符号变化点之间区域内的网格点的模型更新量进行校正，变为区域内所有网格点模型更新量的平均值，得到校正后的模型更新量

6.根据权利要求1所述的一种基于多参数约束和结构校正的随掘巷道全波形反演方法，其特征在于，步骤5中的反演结果包括：纵波反演结果、横波反演结果和密度反演结果。