利用最優(yōu)化算法對微震定位進行求解時,為了保證全局且快速收斂,結合網(wǎng)格搜索法的全局收斂性和牛頓迭代法的快速準確性,提出一種基于網(wǎng)格搜索-牛頓迭代法的微震震源定位反演算法。新算法首先通過對監(jiān)測區(qū)域進行稀疏的網(wǎng)格劃分,利用網(wǎng)格搜索法得到初步的定位結果,再以此結果作為牛頓迭代法的初始迭代值進行準確的定位計算。通過模擬實驗,研究了地下介質速度各向異性和實際工程中測速誤差對定位結果的影響,并與牛頓法、網(wǎng)格搜索法和模擬退火法對比新算法在定位準確度、穩(wěn)定性以及計算效率方面的表現(xiàn)。結果表明:該算法在理論上可以相對高效、準確、穩(wěn)定地定位微震事件。最后利用實例驗證新算法定位效果,定位誤差約為4 m。該算法在微震定位中具有一定的實用價值。 

【文章來源】：礦業(yè)科學學報. 2019,4(06)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

網(wǎng)格搜索－牛頓迭代法流程Fig.1Theflowchartofthegrid－searchNewtonmethod

－H(m)－1珔g(r(m))(11)最終新的迭代值為r(m+1)=r(m)+Δr(m)=r(m)－H(m)－1珋g(r(m))(12)依據(jù)式(12)，定位結果由r(m)更新為r(m+1)。如果r(m+1)滿足定位要求，則迭代算法停止輸出定位結果;否則返回步驟(4)，直到滿足條件時停止迭代。本文中停止迭代條件為目標函數(shù)式(9)的梯度小于10－5。2仿真模型實驗及結果2.1仿真模型設置設定一個范圍在1000m×1000m×500m的監(jiān)測區(qū)域(圖2)對定位方法的精確度和穩(wěn)定性進行檢驗。假設微震波在地下介質的平均速度為5m/ms，微震的發(fā)震時刻為5ms，隨機產生6個微震事件，在監(jiān)測區(qū)域內外都有分布。事件1至事件6的空間坐標分別為:A(409，595，132)、B(263，603，401)、C(712，222，15)、D(118，297，465)、E(1096，1128，610)、F(1153，1026，574)。檢波器空間坐標見表1。圖2檢波器與微震事件分布Fig.2Distributionofreceiversandmicroseismicevents表1檢波器空間分布坐標Tab.1Coordinatesofreceivers檢波器坐標/mxyz1000200500310000041000050051000100006100010005007010000801000500在實際工程環(huán)境中，地下介質存在各向異性，本文將各向異性體現(xiàn)在介質的速度參數(shù)上。具體做法參考李�。�4］關于速度各向異性模型的處理，對一個微震事件與每個檢波器之間的速度參數(shù)，在平均速度的基礎上隨機分配一個0(沒有速度各向異性影響)、1%、3%的速度浮動范圍。表2為不

8176.94257.18264.818141.89102.99236.88146.70225.02235.553%1154.63161.29152.22116.21343.37324.952164.91134.75184.5768.11325.56322.283176.12215.1377.09214.54257.58236.024184.49197.94127.09189.96226.04219.195148.68195.35169.69247.90134.79122.626165.40172.19202.87230.2843.7538.817125.44131.94210.87177.55263.57262.128137.99105.01233.05149.92222.84230.912.2定位結果分析2.2.1網(wǎng)格離散點數(shù)對定位結果的影響對于網(wǎng)格搜索－牛頓迭代算法，首先要進行對監(jiān)測空間的離散網(wǎng)格點劃分，圖3顯示的是針對圖2的監(jiān)測區(qū)域在不同網(wǎng)格劃分條件下，6個微震事件的平均定位誤差。對于圖2中x、y軸坐標，劃分區(qū)域在(0m，1500m)，z軸的劃分區(qū)域在(0m，700m)。為了顯示不同網(wǎng)格劃分對定位算法準確程度和算法計算時間的影響，針對圖2的監(jiān)測區(qū)域，將每一個維度分別離散成5、10、15、20、30、40、50和60個離散點進行網(wǎng)格搜索法定位。從計算時間分析，隨著每一個維度網(wǎng)格離散點增多，算法計算時間以指數(shù)的形式增長，這使得單純使用網(wǎng)格搜索法進行準確定位需要消耗大量的計算時間，這與微震監(jiān)測需要實時性定位相矛盾;從定位準確度分析，圖3不同網(wǎng)格劃分對定位結果的影響Fig.3Thelocationresultsofdifferentdiscretizedstrategies定位誤差在x、y、z軸坐標則因位置關系受到了網(wǎng)格劃分的影響，所以三個坐標軸上的定位準確度遵循劃分點越多定位越準確的原則。觀察圖3中的484礦業(yè)科學學報第4卷

【參考文獻】：
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本文編號：3307711