[发明专利]基于波形包络线的隧道岩石破裂微震S波到时拾取方法

权利要求书

1.一种基于波形包络线的隧道岩石破裂微震S波到时拾取方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：绘制岩石破裂波形包络线；

手动精确拾取一个岩石破裂事件各通道波形的P波到时，然后拾取从P波到时采样点到波形振动结束采样点间的各幅值，绘制波形包络线；

步骤2：根据波形包络线特征确定波形类型；

根据岩石破裂波形包络线特征，将岩石破裂波形分为四类：“双峰型”、“平台—单峰型”、“凹单峰型”、“单峰型”；

所述的岩石破裂波形包络线特征为：“双峰型”波形包络线呈先上升后下降，再上升再下降的特征；“平台—单峰型”波形包络线呈先上升后保持稳定，再上升再下降的特征；“凹单峰型”波形包络线呈先上升，存在斜率明显增大的拐点，再下降的特征；“单峰型”呈先上升，斜率基本无变化，后下降的特征；

步骤3：根据各类波形拾取S波到时的难易程度及误差大小确定拾取顺序；

在一个微震事件中，优先拾取“双峰型”及“平台—单峰型”破裂波的S波到时；当不存在上述两种波形时，优先拾取“凹单峰型”破裂波k值最小的波形的S波到时；不拾取“单峰型”破裂波的S波到时；

所述的破裂波k值，用来描述“凹单峰型”破裂波S波到时拾取的难易程度，k值取值范围为0～1；k值越小，S波到时拾取越容易，误差越小；

所述“凹单峰型”破裂波k值通过下式计算：

其中，

式中：为岩石破裂波形P波段最后一个振幅，为岩石破裂波形P波段第一个振幅，为岩石破裂波形P波段最后一个震动波峰对应的采样点，为岩石破裂波形P波段第一个波峰对应的采样点；

式中：为岩石破裂波形S波段最大振幅，为岩石破裂波形S波段第一个振幅，为岩石破裂波形S波段最大波峰对应的采样点，为岩石破裂波形S波段第一个波峰对应的采样点；

步骤4：通过岩石破裂波形包络线特征初步确定S波到时范围；

确定拾取一个微震事件中某个或某几个岩石破裂波形S波到时后，根据波形包络线变化特征，初步确定各波形的S波到时范围；

步骤5：采用基于瞬时能量变化率的STA/LTA算法精确拾取S波到时；

步骤5.1：经步骤4初步确定波形S波到时范围后，计算所述岩石破裂波形的瞬时能量变化率曲线；

步骤5.2：对计算得到的波形能量变化率曲线做STA/LTA变换得到STA/LTA曲线，STA/LTA曲线在S波到时采样点处表现出垂直起跳的特征，垂直起跳的采样点即为S波到时点。

2.根据权利要求1所述的基于波形包络线的隧道岩石破裂微震S波到时拾取方法，其特征在于：步骤4所述的根据岩石破裂波形包络线变化特征初步确定的各波形S波到时范围为：“双峰型”破裂波的S波到时点位于波形包络线下降后再上升的起始点附近；“平台—单峰型”破裂波的S波到时点位于包络线稳定后上升的起始点附近；“凹单峰型”破裂波的S波到时点位于波形包络线斜率明显增大的起始点附近。

3.根据权利要求1所述的基于波形包络线的隧道岩石破裂微震S波到时拾取方法，其特征在于：步骤5.1所述岩石破裂波形的瞬时能量变化率通过下式求解：

式中，ΔE_i为波形的瞬时能量变化率，i为采样点编号，p_i为振幅变化量，x_i+1，x_i均为某一个波形采样点所对应的振幅，Δt为两个波形采样点的时间差。