[发明专利]一种基于到时差数据库的微地震震源快速定位方法

摘要

本发明提供一种基于到时差数据库的微地震震源快速定位方法，属于震源定位技术领域。该方法对监测区域建立地质数值模型，并进行网格划分，每个网格点可看作特征震源点；结合特征震源点、传感器位置坐标及震源波波速可建立特征震源点到时差数据库；利用波形信息采集系统，对传感器接收到的波形信号提取震源波到达各个传感器的到时时间；计算任意两传感器的到时差，建立震源的到时差矩阵，并与特征震源点到时差数据库进行匹配搜索，可对震源进行实时快速定位。在实际微震监测工程中，事先建立特征震源点到时差数据库，无需对震源进行函数优化迭代求解，因此极大缩减了震源定位所需时间，可有效缩减岩体工程动力灾害预警时间。

主权项

一种基于到时差数据库的微地震震源快速定位方法，其特征在于：包括以下步骤：a.在被监测区域布设传感器，Ti(i＝1,2,...,n)表示第i个传感器，其位置坐标可表示为(xi,yi,zi)；b.对被监测区域进行数值建模，并进行网格划分，将每个网格节点作为代表该位置的特征震源点Pi(i＝1,2,...,n)，其位置坐标为(xoi,yoi,zoi)；c.计算每个特征震源点Pi的到时差矩阵NKij，建立到时差数据库；d.利用波形信息采集系统，对传感器接收到的波形信号提取震源波到达各个传感器的到时时间；e.计算任意两传感器的到时差，建立震源(xo,yo,zo)的到时差矩阵，并与特征震源点Pi到时差数据库进行匹配搜索，对震源进行实时快速定位；步骤c中，在均质条件下，单一特征震源点Pi到时差矩阵求解原理如下：假设震源波传播速度为v，Li(i＝1,2,...,n)为传感器Ti至特征震源点Pi的距离；ti(i＝1,2,...,n)为震动波到达传感器Ti的时刻，t0为特征震源点Pi震源产生的时刻，则：震源波到达两任意不同传感器Ti和Tj的到时差矩阵元素Δtij表示为：步骤c中，在各向异性非均质条件下，单一特征震源点Pi到时差矩阵的求解基于射线追踪算法，原理如下：将特征震源点Pi发出的震源波离散成一段以上的射线，对各段射线的轨迹和走时累加，得出各向异性非均质介质中射线分布和到达各个传感器的时间信息；已知特征震源点Pi、传感器Ti位置坐标及区域速度结构模型的情况下，震源的射线路径可由射线参数p唯一确定：式中：Δ是震中距，即特征震源点与传感器两点之间的水平距离；p＝sinθk/vk是射线参数；vk，θk，hk，分别表示第k层的速度、入射角、真实厚度和等效厚度；l，s，zs分别表示模型总层数、特征震源点所在层数及其深度；求得参数p后，可确定特征震源点Pi与传感器Ti两点间的传播轨迹，则震源波从特征震源点Pi到达传感器Ti的到时为：ti=Σk=1lhk~vk1-p2vk2;]]>则震源波到达两任意不同传感器Ti和Tj的到时差矩阵元素Δtij可表示为：Δtij＝ti‑tj。