[发明专利]基于随钻地震波的深部岩体质量探测方法及相关装置

权利要求书

1.一种基于随钻地震波的深部岩体质量探测方法，包括：

获取随钻地震波信号以及被测深部岩体表面的地震波响应信号；

将所述随钻地震波信号与所述地震波响应信号做互相关计算，得到互相关函数信号；

基于所述互相关函数信号得到频散曲线，并基于所述频散曲线进行面波频散反演，得到钻孔周围岩体的横波速度模型；

基于所述互相关函数信号确定纵波到达时间，并基于所述纵波到达时间进行纵波速度反演，得到钻孔周围岩体的纵波速度模型；

基于所述横波速度模型与所述纵波速度模型，识别深部岩体的结构面的发育特征；

其中，所述随钻地震波信号通过设置在钻杆上且靠近钻头的一端的第一地震检波器获取，所述地震波响应信号通过第二地震检波器获得，所述第二地震检波器设置在深部岩体表面上且位于所述钻孔的周围。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过以下公式得到所述互相关函数信号：

其中，C(t，x)表示所述互相关函数信号，s(t)表示所述随钻地震波信号，r(t)表示所述地震波响应信号，τ表示平移时间差，T表示检测时长。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述互相关函数信号得到频散曲线，具体包括：

将所述互相关函数信号转化为频率-波数域的信号，以确定所述互相关函数信号的频率与波数；

基于所述互相关函数信号的频率与波数确定所述互相关函数信号的波速，并基于所述互相关函数信号的频率与波速，得到所述频散曲线。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过以下公式将所述互相关函数信号转化为频率-波数域的信号：

以及，通过以下公式确定所述互相关函数信号的波速：

其中，Y(f,k)表示所述频率-波速域的信号，f表示频率，k表示波数，C(t,x)表示互相关函数信号，t表示纵波到达时间，x表示所述第二地震检波器的位置，i表示虚数单位，v表示波速。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述频散曲线进行面波频散反演，得到钻孔周围岩体的横波速度模型，具体包括：

通过扰动反演法并基于所述频散曲线进行面波频散反演，得到钻孔周围岩体的横波速度模型；

其中，所述扰动反演法的正演方法为修正厚层法。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述纵波到达时间进行纵波速度反演，得到钻孔周围岩体的纵波速度模型，具体包括：

通过伴随状态法并基于所述纵波到达时间进行纵波速度反演，得到钻孔周围岩体的纵波速度模型；

其中，通过快速推进法求解程函数方程得到所述伴随状态法的正演结果。

7.一种基于随钻地震波的深部岩体质量的探测装置，包括：

现场主机、钻杆、第一地震检波器以及第二地震检波器；

所述第一地震检波器设置在所述钻杆上且靠近钻头的一端，用于记录随钻地震波信号；

所述第二地震检波器设置在深部岩体表面上且位于所述钻杆的周围，用于记录被测深部岩体表面的地震波响应信号；

所述现场主机被配置为：

获取所述随钻地震波信号以及所述地震波响应信号；

将所述随钻地震波信号与所述地震波响应信号做互相关计算，得到互相关函数信号；

基于所述互相关函数信号得到频散曲线，并基于所述频散曲线进行面波频散反演，得到钻孔周围岩体的横波速度模型；

基于所述互相关函数信号确定纵波到达时间，并基于所述纵波到达时间进行纵波速度反演，得到钻孔周围岩体的纵波速度模型；

基于所述横波速度模型与所述纵波速度模型，识别深部岩体的结构面的发育特征。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述装置还包括一条或多条检波器测线，每条所述检波器测线包括在一条直线方向上依次设置的多个所述第二地震检波器。