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微地震事件的空间分布可以用来监测水力压裂过程中裂缝的发育情况。因此,震源定位是微震监测中重要的环节。震源定位依赖准确的速度模型,而震源位置和速度模型的耦合易导致线性迭代的同时反演方法陷入局部极小值。邻近算法作为一种非线性全局优化算法,能够最大程度地避免陷入局部最优解。本文将邻近算法应用于单井监测的微震定位和一维速度模型同时反演,首先利用邻近算法搜索一维速度模型,再使用网格搜索方法进行震源定位,并根据定位的走时残差产生新的速度模型,最后通过若干次迭代使其收敛到最优解。理论和实际数据结果均表明该方法能够避免局部最优解,得到较为可靠的震源位置和一维速度模型。 相似文献
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煤矿井下微震震源准确定位,对于动力灾害监测预警具有重要意义.由于微震震源需要通过井下传感器接收信息反演确定,传感器的安装位置限制于煤矿井下巷道周围,传感器沿巷道近平面的不合理布置将大大降低震源定位精度.针对由传感器信息反演震源位置引起的病态问题,本文提出了基于微震监测测点优化布置的震源高精度定位算法.首先通过计算系数矩阵条件数,判定病态问题;然后利用中心化法和行平衡法联合进行病态矩阵预处理.对预处理后的矩阵A、b利用L曲线法计算正则参数,结合Tikhonov正则化算法计算得到震源坐标正则解.研究结果表明,中心化法有效降低了矩阵数量级,行平衡预处理降低了病态条件数,预处理后Tikhonov正则解的震源坐标误差最小可以达到3.09m,与预处理前的高斯消去解相比误差大大降低.通过上述优化处理,实现了井下受限空间微震监测震源高精度定位. 相似文献
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《地球物理学进展》2020,(3)
微地震震源机制解包含储层及裂缝特征信息,对于地质力学建模和水力压裂储层评价都有十分重要意义.然而,目前微地震震源机制类型仍存在争议,该方面的基础实验仍需要进一步的研究.本文针对花岗岩和页岩两类岩石,开展了水力压裂微地震实验研究.在实验进行前,分析了实验条件和数据采集方式.根据实验室测定的岩石物性参数和各级检波器微震事件的P波初动信息等,利用射线追踪进行微震事件的反演定位.定位的结果同岩石CT扫描观测到的裂缝有较高吻合度.利用微震事件在各级检波器处的P波初动极性及检波器在岩石表面的位置信息,进行微地震事件的震源机制反演,得出了水力压裂实验下微地震震源机制以剪切型占优的结论.结合微地震事件定位结果,震源机制反演结果和岩石CT扫描裂缝结果等,进行对比和分析,得出了一些新的结论和认识,为今后的实际微地震监测裂缝解释提供指导意见. 相似文献
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针对波速分层的区域岩体,在异向波速模型的基础上,对垂向上的应力波按岩体波速值大小作分段区别,推导震源应力波走时关系式,建立分层速度定位目标函数,基于此提出一种由参数准备、层速度反演、微震定位三个模块组成的分层速度定位模型SV,并采用遗传算法进行优化求解.然后,对分层速度定位模型在已构建微震监测系统的白鹤滩水电站左岸岩质边坡进行验证.微震事件重定位结果表明,分层速度定位模型定位微震事件的最大、最小和平均偏离层内错动带程度指标较单一速度模型分别降低了57.17%、36.51%和57.35%,证明了定位模型在波速分层的区域岩体微震定位应用中比单一速度定位模型更加合理可靠. 相似文献
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《地球物理学进展》2017,(3)
微小地震事件的研究工作应用领域广泛,在诱发地震监测、地颤动低频地震监测、地震预警等研究中有举足轻重的地位.而微震事件的自动识别以及震相的自动拾取的研究则是后期微震数据处理工作的基础,包括地震定位、地震成像、震源机制反演等工作.本文就目前各类地震事件自动识别及震相拾取方法的原理起源与大致分类应用进行了阐述,重点介绍了三大类方法:第一类是基于振幅(能量)判据的长短时窗比、震源扫描叠加等事件识别以及震相拾取系列方法;第二类是基于波形互相关技术的事件识别方法;第三类是基于波形自相关的盲搜索技术.最后还列举了几类较为前沿的综合性方法及其应用分析,并与传统搜索和拾取方法进行了比对,认为各类单一传统方法各有利弊,不具有普适性,应就具体的研究领域进行综合应用. 相似文献
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分析矿震破裂机制及微震的时空分布能够为矿区灾害评估提供更多的有效信息.本研究基于密集台阵观测对2019年11月12日辽宁抚顺2.4级矿震开展震源参数研究,震源机制解显示地震破裂包含明显的非双力偶分量,表现为体积压缩的塌陷机制,且震源深度较浅,最佳拟合矩心深度为0.6 km.同时,对11月3日—25日记录的连续地震波形开展微震扫描,新检测出324个微震事件(-0.5~2.0级),定位结果显示在M 2.4矿震发生前M>1.0级事件显著增多,且在矿震位置存在近南北向的微震条带分布,微震序列随时间向深部迁移(约1.5 km),暗示存在断层活化迹象.结合震源破裂机制,我们认为此次事件与矿区塌陷破裂密切相关,同时伴随先存断裂的剪切滑动.本研究表明,基于密集台阵观测的地震矩张量反演和微震检测研究,对判定矿震类型及防范矿区灾害具有重要的研究意义. 相似文献
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InSAR资料约束下震源参数的PSO混合算法反演策略 总被引：4，自引：0，他引：4
本文分析了InSAR资料用于震源参数反演中的参数特点,提炼了适合震源反演问题的POS技术路线.InSAR资料约束下的有限断层参数反演问题中,不同参数对目标函数的敏感度存在明显差异,而且断层的面积与滑动量间存在一定的折中关系.为此,使用局部PSO算法机制进行全局搜索,利用一维参数迭代过程中分布函数描述局部极小,并将自动识别出局部极值作为Simplex算法的初始模型作更高精度搜索.新的震源参数反演策略在均一滑动矩形断层参数反演中,较少参数约束下即可确保获得较高的成功率的效果.本文将该算法成功应用于三种不同类型的地震类型:(1)2003年伊朗Bam地震(走滑型),(2)1998年张北-尚义地震(倾滑型),和(3)模拟的正断层兼右旋走滑事件.所得结果均表明该策略的实用性和可靠性. 相似文献
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对震源特性完整描述需要说明震源位置和震源机制。采用邻域算法经两个步骤就可实现非线形反演，邻域算法是一种参数空间中的直接搜索法，它能优先采集具最小数据拟合误差的区域，仅采用两个控制参数，无需导数计算。第一步是采用一个四维搜索空间的集中搜索方案来进行震源定位，第二步是对P和S波的早期波形反演来精确定位震源深度及提取源机制信息。这第二步就是采用一个矩张量表达式扫描一个八维空间。就震源和源机制反演而言，邻域算法（NA法）仅用几个测站的资料，就给出了快速有效的结果，正如对新疆南部一次事件处理所演示的一样。 相似文献
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在采用中梯装置的电阻率剖面法应用中,特别是在环境、水文和工程等领域,经常遇到需要对多个异常目标体进行快速定位以便及时进行相应处理的情况.利用倾斜椭球体来近似模拟这些电阻率异常目标体,使得正演计算可以采用解析表达式来实现,提高正演计算的时效性.相应的地球物理模型也可简化为由椭球体个数、中心点位置、倾角、轴径以及电阻率等参数构成的粒子,多个粒子组成的粒子群在粒子群优化算法的控制下在给定的搜索空间中并行地搜索最优模型.通过对粒子群优化算法参数的合理设计,利用其良好的全局与局部均衡的搜索能力实现对多个异常目标体的同时反演.数值实验结果表明该反演方法能有效实现对多个目标体的同时反演,计算速度快、反演拟合精度较高、同时具有一定的抗噪音能力.快速的多目标体反演,可以实时准确的定量解译中梯剖面法圈定的异常目标体,较好地满足工程等领域的高时效性要求. 相似文献
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《地球物理学进展》2017,(5)
本文采用CAP方法反演了2011年两次岷县中等地震的震源机制解,首先讨论了方位角对反演结果的影响,通过对不同方位角组合的比较,得到的结果比较稳定,进一步得出两次地震的震源机制解.然后,采用自助抽样(bootstrap)方法,基于CAP方法进行多次重复反演,得到岷县两次中等地震事件的大样本量震源机制解数据.基于这些大样本数据,以Kagan角为目标函数,利用粒子群非线性优化方法搜索震源机制解的优化解,并估计了震源机制解的误差范围,M_S4.0、M_S4.5的误差分别为6.0°和18.3°.结果分析表明,CAP结果与得到的优化解基本接近,其误差在可接受的误差范围内. 相似文献
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《世界地震译丛》2020,(5)
本文给出了一种利用稀疏地表台阵记录的高频全波形信息得到近震小震震源机制解的方法。波形反演中,除同时使观测波形与模拟波形之间震相和振幅的匹配度最大外,还利用了P波初动及平均S/P振幅比来更好地约束模拟和观测波形之间的匹配度。本文构建了一个包含四种约束的目标函数,并利用优化的网格搜索法在震源参数(走向、倾角和滑动角)的可能取值范围内搜索。为加快计算速度,预先计算了所有可能的震源位置上各地震矩张量分量对应的格林函数,形成一个格林函数库。另外对滤波和互相关部分进行了优化,以进一步加快网格搜索法。本文用由5个地表台站组成的用于监测油田诱发地震活动的台网对新方法进行了测试。人工实验的结果表明,仅使用3～9Hz频率范围的垂直向地震波分量来确定震源机制解时,新方法具有有效性和稳健性。将新方法应用于确定多个诱发地震事件的震源机制解,显示出观测和模拟地震波形之间较为满意的匹配度,并且大多数地震的走向与区域内NE-SW向的主断层平行。正断型震源机制占主要比例,表明垂直向应力大于水平向应力。 相似文献
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从背景噪声中提取瑞雷波频散曲线并通过反演获得地下横波速度结构已被广泛应用于大尺度的地下结构探测和小尺度的工程勘探中.基于频散函数的反演目标函数可以有效解决多阶模频散曲线联合反演的模式误判问题,然而其广泛分布的局部极值导致更为严重的多解性,在大范围的参数搜索空间下很难获得最优解,需要搭配全局搜索性能强的优化算法.本文提出局部优化粒子群算法(PSOG),通过粒子迭代过程中引入局部优化方法提高种群多样性,避免陷入局部极值并加快收敛速度.为验证新算法的有效性,结合基于久期函数的目标函数对理论合成数据进行反演,结果表明,局部优化粒子群算法比传统算法的稳定性与准确性都有显著提高.处理了上海苏州河地区的背景噪声数据,成功地对古河道切割造成的软弱层进行成像.PSOG算法与新型反演目标函数的结合在背景噪声勘探的工程应用上具有巨大潜力. 相似文献
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《地球物理学进展》2020,(2)
微震震源定位研究是微震监测技术研究的重点之一,定位精度的高低直接影响着微震分析的结果.随着微震监测技术的广泛应用,出现了大量新的微震震源定位方法,针对不同的工程研究,这些方法各有千秋.首先,通过收集并分析近20年来国内外比较盛行的微震震源定位方法,其包括混合优化法、震源扫描算法、波速模型法和无预先测速法.然后,讨论这些方法的优缺点及适用条件,并主要分析微震检波器分布、首次到时拾取、波速模型和定位算法对微震震源定位的影响.最后,讨论地球物理学、声学、军事学等领域已有的先进定位方法在微震震源定位研究的意义.结果表明:(1)优化传感器的布置,必须协调自动到时拾取、波速模型和定位算法之间的关系;(2)减小波速模型和首次到达时间对震源位置的影响是微震监测未来发展的必然要求;(3)采用射线追踪理论、逆时偏移成像和被动时间反转镜技术可对速度结构模型进行优化;(4)利用双波定位、信息融合技术可进一步提高定位精度;(5)其他领域的先进定位方法在微震震源定位研究上具有潜在价值,可以达到微震震源定位更快、更准、更稳定的目的. 相似文献
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震源定位是微地震监测技术要解决的主要问题.目前,井下微地震监测多采用走时拟合法计算震源位置.常规方法受到环境噪声、初至拾取误差、速度模型误差等因素的影响,定位结果存在一定误差.为了提高定位精度,本文提出了一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法.本文方法根据P波的偏振特征参数计算概率密度函数求取震源方位角,并采用改进的目标函数和搜索算法计算震源的径向距离和深度.模型数据和实际资料的处理结果表明,本文方法具有较强的抗噪性,计算得到的震源方位角更加接近真实值;与常规目标函数相比,本文方法采用的目标函数具有更好的收敛性,其定位结果受初至拾取误差和速度模型误差的影响更小;本文提出的搜索算法能够消除由于错误拾取造成的观测到时中的异常值对定位结果的影响. 相似文献
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微地震监测被广泛应用于非常规油气资源的水力压裂作业、油藏描绘和水驱前缘监测工程中.微地震定位采用的初始速度模型一般是基于地震测井记录和射孔数据建立,该速度模型的不准确性易引起定位误差.为降低这种定位误差,本文发展了一种微地震定位和各向异性速度结构同时反演的方法.研究对象为1-D的层状TI介质,其中对称轴方向任意.利用改进的分区多步最短路径算法计算qP、qSV和qSH波的到达时间和射线路径,结合共轭梯度法求解带约束的阻尼最小二乘问题.数值模拟结果表明,该算法能同时进行各向异性速度结构模型(每层的Thomsen参数和界面深度)和微震震源参数(空间坐标和发震时刻)的反演,并且对随机噪声不敏感,有利于实际工程应用. 相似文献
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视震源时间函数的提取是研究震源参数的重要途径. 本文提出了利用改进的粒子群(PSO)算法反演视震源时间函数的方法, 以水平线方法得到的结果作为PSO算法的初值, 并对PSO算法的惯性因子和学习因子进行改进, 提高计算效率. 采用改进的PSO算法对模拟数据进行了反演计算, 并与映射Landweber反褶积(PLD)方法和遗传算法(GA)进行了对比分析. 结果表明, 相对于PLD方法, 改进的PSO算法反演结果与真实结果误差更小; 相对于遗传算法, 改进的PSO算法计算效率提高了5倍以上. 最后, 利用改进的算法对2005年10月8日巴基斯坦克什米尔MW7.6地震的P波视震源时间函数进行了提取, 结果表明此次地震P波视震源时间函数在25 s之内, 震源沿西北向破裂. 该结果与张勇等的结果一致. 相似文献