[发明专利]一种高应力硬岩TBM施工隧道微震波速实时获取方法

摘要

本发明涉及施工隧道微震监测技术，具体涉及一种高应力硬岩TBM施工隧道微震波速实时获取方法。本发明的技术方案是：在高应力硬岩TBM施工隧道掌子面后方岩体内布置至少4个微震传感器，采集掌子面附近岩体破裂产生的震动信号。将掌子面附近发生的岩体破坏事件作为微震源，测量微震源及微震传感器坐标，提取微震传感器监测到的微震源震动信号到时，反演获取微震波速。随着TBM掘进，实时反演获取微震波速。本发明能够实时准确获取高应力硬岩TBM施工隧道微震波速，方法经济简洁，操作可行，避免了通过定位爆破和室内声波获取波速所存在的弊端及不可行性。适用于各种水利水电、交通等高应力硬岩TBM施工隧道。

主权项

一种高应力硬岩TBM施工隧道微震波速实时获取方法，其特征在于，所述方法按以下步骤进行：a在高应力硬岩TBM施工隧道掌子面后方岩体内布置至少4个微震传感器；b根据右手法则在隧道中建立空间坐标系，测量高应力硬岩隧道TBM施工过程中掌子面附近发生的岩体破坏的坐标，将该坐标点作为微震源，用于微震波速反演。所述的岩体破坏指岩体塌方或岩爆或岩体开裂等宏观破坏；c利用微震传感器监测微震源产生的微震动信号，提取每个传感器监测到的微震动信号的到时，微震动信号的到时包括微震P波和S波到时。测量每个微震传感器安装位置坐标；d以所有微震传感器监测到的微震动信号监测到时和计算到时的累积残差绝对值和最小为目标函数获取微震波速，微震波速包括微震P波和S波波速，计算公式如下： f = Σ i = 1 m | t Pi - t 0 - R i V P | + Σ i = 1 m | t Si - t 0 - R i V S - - - ( 1 ) 其中，公式（1）中f为到时残差，tPi为第i个传感器监测到的微震动信号P波到时，tSi为第i个传感器监测到的微震动信号S波到时，t0为微震动信号发震时间，VP为微震P波波速，VS为微震S波波速，m为微震传感器总个数，Ri为第i个微震传感器到微震源之间的距离，计算公式如下： R i = ( x i - x ) 2 + ( y i - y ) 2 + ( z i - z ) 2 - - - ( 2 ) 其中，公式（2）中(x,y,z)为微震源坐标，(xi,yi,zi)为第i个微震传感器的坐标。e随着高应力硬岩隧道TBM掘进，所获取的微震波速不满足微震源定位要求时，重复上述步骤a‑d。