基于高维搜索算法的微震震源定位方法研究

发布时间：2023-12-29 19:30

　　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...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 微震震源定位方法研究现状
        1.2.1 震源定位方法国内外发展动态
        1.2.2 高维搜索算法国内外发展动态
    1.3 论文的主要研究内容和章节安排
第二章 微震理论基础
    2.1 微震技术相关原理
    2.2 微震数据的处理
        2.2.1 到时拾取
        2.2.2 信号去噪
        2.2.3 特征提取与降维
    2.3 经典微震定位方法
        2.3.1 基于牛顿迭代法的微震震源定位方法
        2.3.2 基于单纯形法的微震震源定位方法
    2.4 高维搜索技术
        2.4.1 k维树法
        2.4.2 基于高维搜索算法的微震定位方法
    2.5 本章小结
第三章 微震事件模拟仿真
    3.1 COMSOL MULTIPHYSICS有限元仿真软件简介
    3.2 微震事件的有限元仿真模型的建立
        3.2.1 几何构建与物理场的选择
        3.2.2 边界条件的选取
        3.2.3 微震信号模拟
        3.2.4 网格的划分
        3.2.5 求解器的设置
    3.3 模拟数据的微震震源定位结果
        3.3.1 基于牛顿迭代法的定位结果
        3.3.2 基于高维搜索算法的定位结果
    3.4 微震事件的模拟数据分析
        3.4.1 激励变化对微震波形的影响
        3.4.2 传感器布局对微震定位的影响
    3.5 本章小结
第四章 模拟微震实验平台
    4.1 实验平台的搭建
        4.1.1 实验材料
        4.1.2 传感器
        4.1.3 信号采集系统
    4.2 实验数据分析
        4.2.1 实验波形降噪
        4.2.2 波形的到时提取
    4.3 实验数据的微震震源定位结果
        4.3.1 波速实验
        4.3.2 基于牛顿迭代法的定位结果
        4.3.3 基于高维搜索算法的定位结果
    4.4 本章小结
第五章 基于高维搜索算法的煤矿震源微震定位
    5.1 煤矿微震数据介绍
    5.2 微震震源定位结果
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3876299