岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (6): 1738-1748.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1529

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基于矩张量反演的传感器校准方法应用和对比

任义1,高永涛1,吴顺川1, 2,李栋栋1   

  1. 1. 北京科技大学 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京 100083;2. 昆明理工大学 国土资源工程学院,云南 昆明 650093
  • 收稿日期:2021-09-08 修回日期:2022-03-03 出版日期:2022-06-21 发布日期:2022-06-30
  • 通讯作者: 吴顺川,男,1969年生,博士,教授,主要从事岩土工程、采矿工程等方面的教学与研究工作。E-mail: wushunchuan@ustb.edu.cn E-mail:rymr0611@163.com
  • 作者简介:任义,男,1992年生,博士研究生,主要从事矩张量分析及岩石力学试验研究等方面的工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.51774020,No.51934003);云南省高校科技创新团队支持计划

Application and comparison of sensor calibration methods based on moment tensor inversion

REN Yi1, GAO Yong-tao1, WU Shun-chuan1, 2, LI Dong-dong1   

  1. 1. Key Laboratory of Ministry of Education for Efficient Mining and Safety of Metal Mine, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. Faculty of Land Resource Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, Yunnan 650093, China
  • Received:2021-09-08 Revised:2022-03-03 Online:2022-06-21 Published:2022-06-30
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51774020, 51934003) and the Program for Innovative Research Team (in Science and Technology) in Universities of Yunnan Province.

摘要: 矩张量反演理论是研究深部岩体破裂机制的有效手段,而监测台站/传感器校准对获取准确的矩张量结果十分重要。为求得更加准确的校准系数和矩张量结果,提出一种新的传感器校准方法——搜索校准法。将该方法和监测网校准法分别应用于加利福尼亚州北部的Geysers地热田微震监测数据中,并综合考虑不同震源机制参数、预设校准系数、噪声添加方式及噪声水平等因素的影响,进行两种校准方法有效性对比的理论计算和模拟分析。结果表明:两种校准方法均可通过微震监测数据获得稳定的校准系数,且校准后的震源成分及应力状态分布均更加集中;所有模拟工况下,两种校准方法均可有效降低矩张量反演误差;低噪声条件下,两种方法对应的矩张量反演误差较小且十分接近;混合噪声和高噪声条件下,搜索校准法的准确性和稳定性多优于监测网校准法;进而优选出Geysers地热田微震监测数据更加可靠的矩张量结果。研究思路和结论为微地震矩张量研究提供了进一步指导。

关键词: 矩张量反演, 传感器校准, 微震, 震源机制, 噪声

Abstract: Moment tensor inversion is an effective method to study the mechanism of deep rock mass failure, and station/sensor calibration is very important for obtaining accurate moment tensors. In order to obtain more accurate sensor calibration coefficients and moment tensors, a new sensor calibration method is developed: the search calibration method. The proposed method and the network calibration method are respectively applied to the microseismic monitoring data of the Geysers geothermal field in northern California. Then, based on the calibration results, a series of theoretical calculations and simulations are conducted to verify the effectiveness of the two different calibration methods. By comprehensively considering the influence of factors such as different focal mechanism parameters, preset calibration coefficients, noise addition methods and noise levels, the theoretical calculation and simulation analysis of the effectiveness comparison of calibration methods are carried out. The results show that both calibration methods can obtain stable coefficients from microseismic monitoring data, the components and stress state distribution of events are more concentrated after calibration; under all simulated conditions, the two calibration methods can effectively reduce the moment tensor errors; under low noise level condition, the moment tensor errors of two calibration methods are very small and similar; under mixed noise level and high noise level conditions, the accuracy and stability of the search calibration results are better than that of network calibration in most cases; based on the simulation results, the more reliable moment tensors of the Geysers microseismic data are selected. The research ideas and conclusions can provide further guidance for the study of microseismic moment tensor.

Key words: moment tensor inversion, sensor calibration, microseismic, focal mechanism, noise

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[1] 王鸿振, 张春生, 黄维, 郭德昌, 蒋建群, . 超大型离心机基础自振特性研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(7): 1942-1950.
[2] 张化进, 吴顺川, 韩龙强, . 基于DBSCAN选择性聚类集成的岩体结构面 优势产状分组方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(6): 1585-1595.
[3] 贾宝新, 李峰, 潘一山, 周琳力. 基于变步长加速搜索的微震源定位方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 843-856.
[4] 任义, 高永涛, 吴顺川, 李栋栋, 甘一雄, . 花岗岩巴西劈裂试验的矩张量反演研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(1): 235-245.
[5] 吴振华, 潘鹏志, 潘俊锋, 王兆丰, 高家明. 地堑构造区冲击地压发生机制及矿震活动规律[J]. 岩土力学, 2021, 42(8): 2225-2238.
[6] 刘胤池, 李庶林, 唐超. 岩体破裂震源机制解类型判据的改进及应用研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1335-1344.
[7] 任义, 吴顺川, 高永涛, 甘一雄, . 传感器校准对花岗岩单轴压缩矩张量分析的影响[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 451-461.
[8] 陈炳瑞, 冯夏庭, 符启卿, 王搏, 朱新豪, 李涛, 陆菜平, 夏欢, . 综合集成高精度智能微震监测技术 及其在深部岩石工程中的应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2422-2431.
[9] 毛浩宇, 徐奴文, 李彪, 樊义林, 吴家耀, 孟国涛, . 基于离散元模拟和微震监测的白鹤滩水电站左岸地下厂房稳定性分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2470-2484.
[10] 艾迪昊, 李成武, 赵越超, 李光耀, . 煤体静载破坏微震、电磁辐射及裂纹扩展特征研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2043-2051.
[11] 赵金帅, 裴书锋, 徐进鹏, 江权, 陈炳瑞, . 开挖扰动下地下交叉洞室错动带岩体微震演化规律[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3789-3796.
[12] 陈炳瑞, 吴昊, 池秀文, 刘辉, 伍梦蝶, 晏俊伟, . 基于STA/LTA岩石破裂微震信号实时识 别算法及工程应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3689-3696.
[13] 蒋若辰, 徐奴文, 戴峰, 周家文. 基于快速行进迎风线性插值的微震定位算法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3697-3708.
[14] 李桐, 冯夏庭, 王睿, 肖亚勋, 王勇, 丰光亮, 姚志宾, 牛文静, . 深埋隧道岩爆位置偏转及其微震活动特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2847-2854.
[15] 雷文杰, 李金雨, 云美厚, . 采动微地震波传播与衰减特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1491-1497.
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[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .