[发明专利]一种地下水封洞库运营期微震监测方法

摘要

本发明涉及一种地下水封洞库运营期微震监测方法，包括：确定监测区域；在水幕巷道内开设不同深度的微震监测孔；在微震监测孔内设置速度型传感器；基于随机模拟方法和最优化方法，计算出各种传感器布置方案的定位误差期望值，确定出最优布置方案；自地面合适位置设置仪表井，在井口附近设置仪表间，放置数据采集仪与数据采集计算机；设置中央控制室，放置数据分析计算机。本发明提供的一种地下水封洞库运营期微震监测方法，实现了覆盖整个洞库的运营期微震传感器监测网，可极大地提高监测结果的准确性与仪器设备的安全性、耐久性和可维护性。

主权项

1.一种地下水封洞库运营期微震监测方法，其特征在于，按照如下步骤实现：步骤S1：根据待监测地下水封洞库工程地质条件及地下结构特征，对地下洞室群稳定性进行三维数值模拟分析，判断潜在失稳区域，结合施工期监测信息，确定监测区域；步骤S2：在该待监测地下水封洞库洞的水幕巷道中开设微震监测孔；步骤S3：在所述微震监测孔内设置速度型传感器；步骤S4：根据所述步骤S2以及所述步骤S3，基于恒定的通道数，获取X种微震传感器布置方案，作为初步比选方案；对所述初步比选方案进行评价，获取最优的传感器布置方案，并根据该最优的传感器布置方案在微震监测孔设置相应的传感器；步骤S5：从水幕巷道对应的地表预设位置钻孔至所述水幕巷道顶板，并与水幕巷道内部相连，作为仪表井，传感器线缆均由此仪表井通向地表；步骤S6：在所述仪表井的井口周侧设置一用于放置数据采集仪与数据采集计算机的仪表间，所述数据采集仪通过光纤与所述采集计算机连接；步骤S7：将所述采集计算机经光纤连接至设置于在所述待监测地下水封洞库外侧地面的微震监测中央控制室内的数据分析计算机，用于对洞库安全进行监控；其中，在所述步骤S4中，根据岩体纵波传播速度概率分布特征、到时误差概率分布特征，基于Monte‑Carlo随机模拟方法，计算出各初步比选方案的定位误差期望值；根据定位误差期望值评价各初步比选方案的定位精度，确定最优的传感器布置方案；其中，所述根据定位误差期望值评价各初步比选方案的定位精度通过如下步骤实现：步骤S41：在主洞室空间中布置N个微震源，且三维坐标和发震时间已知；记岩体P波传播速度V和到时误差ξ对传感器均服从相同的正态分布，即V～N(u_v，σ_v)，ξ～N(0，σ_t)，传感器接收微震源信号的时间为：其中，t为传感器接收到微震源信号的时间，t_i表示微震源发震时间，V表示弹性波在介质中的传播速度，ξ为到时误差，(x，y，z)为表示传感器的位置坐标，(x₀，y₀，z₀)为微震源的位置坐标；基于岩体P波传播速度V和到时误差ξ的概率分布特征，利用Monte‑Carlo方法随机产生M组样本(V，ξ)，通过上式获取微震源在岩体P波传播速度V条件下的传感器接收时间t；步骤S42：基于所有或部分的传感器接收时间t、传感器位置以及P波传播速度V，通过最优化方法，以累计到时残差最小为优化函数，反演出微震源位置(x＇，y＇，z＇)和发震时间t＇；步骤S43：通过下式获取微震源定位误差：以同一微震源在M组样本(V，ξ)下的定位误差期望值作为初步比选方案对该微震源的定位精度，以所有微震源定位精度的期望值作为初步比选方案优劣的评判指标，并由此确定最优传感器布置方案。