[发明专利]一种钻爆法施工硬岩隧道微震波波速实时获取方法

摘要

本发明提出一种钻爆法施工硬岩隧道微震波波速实时获取方法，具体流程为：已知坐标的点进行单孔单药包爆破；提取每个传感器监测到的该信号的P波监测到时；计算第i+1号传感器和第i号传感器的P波监测到时之差与计算到时之差的残差；求解微震P波波速的适应值函数Q；求得微震P波波速；求得S波波速的估计值；进行初步定位，并提取P波和S波监测到时，将P波和S波监测到时绘制在直角坐标系中，并进行直线拟合，求得实际P波和S波的波速比，进而求得微震S波波速；本发明将微震P波波速和S波波速分开求解，提高S波波速反演精度的同时，不会增加人力物力的消耗，方法经济简洁，操作可行，实时快速获取岩体中微震波波速，提高微震监测效果。

主权项

1.一种钻爆法施工硬岩隧道微震波波速实时获取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在硬岩钻爆法施工隧道掌子面附近已知坐标的点进行单孔单药包爆破，掌子面附近定义为：掌子面前方10m至掌子面后方10m，将该已知坐标点作为微震源，利用掌子面后方布置的微震监测系统捕捉爆破产生的微震信号，用于微震P波波速反演；步骤2：分析微震监测系统捕捉到的微震信号，提取每个传感器监测到的该信号的P波监测到时，根据传感器编号分别记录为：n为传感器个数；步骤3：记第i+1号传感器和第i号传感器的P波监测到时之差与计算到时之差的残差为其计算公式如下：式中，(x,y,z)为微震源的空间坐标，(xi,yi,zi)为第i号传感器的空间坐标，VP为微震P波波速，其中当i＝n时有：步骤4：求解微震P波波速的适应值函数Q描述为：步骤5：当Q等于或趋于零时，求得微震P波波速VP；步骤6：求得微震P波波速V_P后，根据岩体中P波和S波的波速比估计值为求得S波波速的估计值V_S′，然后利用求得的微震P波波速V_P和S波波速的估计值V_S′对隧道开挖过程中产生的微震事件进行初步定位，选取初步定位坐标在掌子面前方10m至掌子面后方10m范围内，且S波监测到时明显的微震事件进行分析，提取每个传感器监测到的该微震事件的P波和S波监测到时，根据传感器编号分别记录为：步骤7：第i号传感器的P波和S波监测到时分别满足如下关系：式中，t0为微震事件的发震时间，Ri为微震源与第i个传感器之间的距离，VS为微震S波波速；步骤8：公式(4)消除Ri后得到第i号传感器的S波和P波监测到时之差为：步骤9：以T_i^P为横坐标，(T_i^S‑T_i^P)为纵坐标，将所有传感器记录的P波和S波监测到时以散点的形式绘制在直角坐标系中，然后对这些点进行直线拟合，由公式(5)可知为该直线的斜率，即实际的微震P波和微震S波的波速比，微震P波波速步骤4已经求出，则由直线斜率求得微震S波波速。