基于高维搜索算法的微震震源定位方法研究

来源 :石家庄铁道大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pacochan
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微震监测技术指的是当岩体发生破裂时,利用其产生的微震信号来研究岩体破裂的情况,评价岩体工程安全稳定性的一种实时监测技术。该技术在各类岩土工程中得到了广泛应用。其中对微震震源的定位是整个微震监测技术的核心与基础。本文针对微震信号的处理以及微震震源定位进行了研究,通过COMSOL Multiphysics软件建立了微震发生环境的三维模型,并进行了仿真,分析了激励条件和传感器布设对定位的影响,将k近邻高维搜索算法用于微震事件定位中。具体研究如下:(1)对微震的发生原理,特点,基本参数进行了描述。根据微震信号的特点讨论了对微震信号的处理,通过长短时平均值比法STA/LTA进行到时拾取,基于变分模态分解和独立成分分析进行降噪滤波以及在研究高维的微震数据时t通过主元分析法对数据进行特征提取以及降维的方法。(2)通过有限元软件COMSOL Multiphysics建立了微震环境的三维模型,施加激励信号模拟微震的发生,用探针检测加速度信号来模拟波形信号接收,分析了激励变化和传感器布局对微震定位的影响。结果表明,传感器接收到的波形与激励大小成正比关系,激励幅值增大会引起波形的幅值增大,但不会影响波形的形状。而传感器的布局对微震定位的精度有很大影响,越靠近传感器网中心的微震事件定位会更加准确,通过对比发现,牛顿迭代法比高维度搜索算法更易受传感器布局的影响。(3)讨论了目前在微震研究领域运用最为广泛的经典的定位方法,牛顿迭代定位方法和单纯形定位方法,这两种方法在微震定位中定位精度高,但是都存在依赖波速精度的问题。由此,使用一种高维搜索算法,通过建立数据库,在数据库中进行搜索得到定位结果的方法,避免由于波速模型复杂而引起的定位不准的问题。(4)搭建了实验平台,以水泥块作为试样,通过敲击的方式,采集微震波形,通过实验数据进行定位,验证了高维搜索算法的可行性和优越性。(5)采用高维搜索算法对内蒙古某煤矿的实测数据进行了定位验证,结果表明,该方法具有较高的定位精度,在精度和效率上都可以满足微震定位的需求。
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