CN114895352B - 一种基于微震监测的岩体失稳预测方法及装置 - Google Patents

一种基于微震监测的岩体失稳预测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于微震监测的岩体失稳预测方法及装置，涉及地质灾害防治工程技术领域。包括：获取待预测岩体的震源参数；其中，震源参数包括体变势P、能量释放量E以及累积视体积VA；根据体变势以及能量释放量，得到对数势能比KP/E；根据对数势能比以及累积视体积，得到模糊预警时间计算公式；根据模糊预警时间计算公式，得到待预测岩体的模糊预警时间。本发明能够对监测到微震事件是否对岩体产生较大破坏，以及岩体破坏是否达到岩体失稳破坏期做出有效预测，且与工程实际应用相符。通过该预警指标与岩体破坏机理之间的联系建立的模糊预警时间公式，可实现基于微震监测下的岩体失稳破坏时间预警。

Description

一种基于微震监测的岩体失稳预测方法及装置
技术领域
本发明涉及地质灾害防治工程技术领域，特别是指一种基于微震监测的岩体失稳预测方法及装置。
背景技术
岩石工程是在岩体内部或表面进行施工的任何工程。人类的主要工程活动，如隧道工程、采矿工程、地铁工程、水利工程等均属于岩石工程。由于工程活动的对象为岩体，因此，围岩的稳定性直接决定着工程的安全。对围岩稳定状态进行安全监测和实时预警，是岩石工程安全施工等相关活动的重要技术保障。
目前对围岩稳定状态进行监测的方法主要包括传统地压监测(应力、位移等)和微震监测等。其中，微震监测技术对岩体破坏定位和预测具有定位灵敏度高、监测范围广、全天候实时采集和远程监测控制等优点，随着微震监测技术的广泛使用，逐渐成为了目前矿山岩石工程安全监测和预警的主要手段之一。采用微震监测进行岩体破坏分析时，通常将采集到的岩体破坏微震事件根据能量指数、施密特指数及累积视体积等震源参数变化进行判断，但上述指标相互独立，通常需要将上述指标进行综合对比，才能对岩体破坏程度和岩体内部裂隙孕育情况进行较准确的判断，且监测分析存在滞后性，对岩体失稳破坏准确分析往往要在事件发生后才能给进行判断。因此亟需一种新的指标，可在岩体发生失稳破坏之前进行时间预测，提高微震监测对矿山安全监测等相关岩石工程活动的安全监测预警作用。
专利一种岩爆灾害微震监测预警关键点的识别方法提出了一种微震事件活动率C作为一个重要微震参数，与累积视体积ΣVA随时间变化进行预警关键点识别以达到预测岩爆的作用，但该方法无法实现较小范围的岩体破坏预测，微震活动达到一定程度才能起到预测效果。
专利一种微震监测冲击地压预警指标优化方法提出了一种随采掘工作产生的多参数微震预警指标预警效能评价手段，但该方法是通过选取每日单一最大能量事件进行评价，评价对象较为单一，对各个微震事件之间产生的相互作用和影响无法判断。
专利一种基于微震监测的地压灾害预警方法提出了一种建立在有效微震事件库内活跃期和时序集中度判定矿震是否达到岩体破坏临界条件，再通过b值数学模型判断微震活动是否达到预警标准，但该方法虽然考虑时空与微震活动相关影响，但是不能对地压灾害预警前兆和预警时间进行有效判断。
发明内容
本发明针对如何提出一种新的指标，可在岩体发生失稳破坏之前进行时间预测，提高微震监测对矿山安全监测等相关岩石工程活动的安全监测预警作用的问题，提出了本发明。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种基于微震监测的岩体失稳预测方法，该方法由电子设备实现，该方法包括：
S1、获取待预测岩体的震源参数；其中，震源参数包括体变势P、能量释放量E以及累积视体积VA。
S2、根据体变势以及能量释放量，得到对数势能比KP/E。
S3、根据对数势能比以及累积视体积，得到模糊预警时间计算公式。
S4、根据模糊预警时间计算公式，得到待预测岩体的模糊预警时间。
可选地，S2中的根据体变势以及能量释放量，得到对数势能比KP/E包括：
S21、计算体变势的对数值以及能量释放量的对数值。
S22、根据体变势的对数值以及能量释放量的对数值，得到对数势能比KP/E，如下式(1)所示：
Figure BDA0003653826970000021
其中，log P为体变势的对数值；log E为能量释放量的对数值。
可选地，S3中的根据对数势能比以及累积视体积，得到模糊预警时间计算公式包括：
S31、根据对数势能比以及累积视体积，得到累积视体积随时间差值变化的关系式；其中，时间差值为势能比的凸点与累积视体积的中心点的时间差值。
S32、根据对数势能比、累积视体积以及指数拟合公式，得到震源参数关系式。
S33、根据累积视体积随时间差值变化的关系式以及震源参数关系式，得到前兆预警时间公式。
S34、根据前兆预警时间公式，得到模糊预警时间计算公式。
可选地，S31中的累积视体积随时间差值变化的关系式，如下式(2)所示：
VA＝kΔt+c (2)
其中，VA为累积视体积；Δt为时间差值；参数k以及c根据时间差值计算得到。
可选地，S32中的震源参数关系式，如下式(3)所示：
Figure BDA0003653826970000031
其中，KP/E为对数势能比；VA为累积视体积。
可选地，S33中的前兆预警时间公式，如下式(4)所示：
Δt＝1.26ln KP/E+46.15 (4)
其中，Δt为时间差值；KP/E为对数势能比。
可选地，S34中的模糊预警时间计算公式，如下式(5)所示：
T＝T0+Δt (5)
其中，T0为KP/E的峰值对应的时间节点；Δt为时间差值。
可选地，S4中的根据模糊预警时间计算公式，得到待预测岩体的模糊预警时间包括：
S41、根据微震监测数据变化规律计算出KP/E的峰值以及峰值对应的时间节点T0。
S42、根据前模糊预警时间计算公式、KP/E的峰值以及峰值对应的时间节点T0，得到待预测岩体的模糊预警时间。
另一方面，本发明提供了一种基于微震监测的岩体失稳预测方法装置，该装置应用于实现基于微震监测的岩体失稳预测方法，该装置包括：
获取模块，用于获取待预测岩体的震源参数；其中，震源参数包括体变势P、能量释放量E以及累积视体积VA。
势能比计算模块，用于根据体变势以及能量释放量，得到对数势能比KP/E。
模糊预警时间计算模块，用于根据对数势能比以及累积视体积，得到模糊预警时间计算公式。
输出模块，用于根据模糊预警时间计算公式，得到待预测岩体的模糊预警时间。
可选地，势能比计算模块，进一步用于：
S21、计算体变势的对数值以及能量释放量的对数值。
S22、根据体变势的对数值以及能量释放量的对数值，得到对数势能比KP/E，如下式(1)所示：
Figure BDA0003653826970000041
其中，log P为体变势的对数值；log E为能量释放量的对数值。
可选地，模糊预警时间计算模块，进一步用于：
S31、根据对数势能比以及累积视体积，得到累积视体积随时间差值变化的关系式；其中，时间差值为势能比的凸点与累积视体积的中心点的时间差值。
S32、根据对数势能比、累积视体积以及指数拟合公式，得到震源参数关系式。
S33、根据累积视体积随时间差值变化的关系式以及震源参数关系式，得到前兆预警时间公式。
S34、根据前兆预警时间公式，得到模糊预警时间计算公式。
可选地，累积视体积随时间差值变化的关系式，如下式(2)所示：
VA＝kΔt+c (2)
其中，VA为累积视体积；Δt为时间差值；参数k以及c根据时间差值计算得到。
可选地，震源参数关系式，如下式(3)所示：
Figure BDA0003653826970000042
其中，KP/E为对数势能比；VA为累积视体积。
可选地，前兆预警时间公式，如下式(4)所示：
Δt＝1.26lnKP/E+46.15 (4)
其中，Δt为时间差值；KP/E为对数势能比。
可选地，模糊预警时间计算公式，如下式(5)所示：
T＝T0+Δt (5)
其中，T0为KP/E的峰值对应的时间节点；Δt为时间差值。
可选地，输出模块，进一步用于：
S41、根据微震监测数据变化规律计算出KP/E的峰值以及峰值对应的时间节点T0。
S42、根据前模糊预警时间计算公式、KP/E的峰值以及峰值对应的时间节点T0，得到待预测岩体的模糊预警时间。
一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现上述基于微震监测的岩体失稳预测方法。
一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现上述基于微震监测的岩体失稳预测方法。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
上述方案中，提出的震源参数预警指标——对数势能比KP/E，能够对监测到微震事件是否对岩体产生较大破坏，以及岩体破坏是否达到岩体失稳破坏期做出有效预测，且与工程实际应用相符。通过该预警指标与岩体破坏机理之间的联系建立的模糊预警时间公式，可实现基于微震监测下的岩体失稳破坏时间预警。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于微震监测的岩体失稳预测方法流程示意图；
图2是本发明实施例提供的log P和log E线性拟合示意图；
图3是本发明实施例提供的微震震源参数3D带状图；
图4是本发明实施例提供的势能比在震源参数中的时间预警示意图；
图5是本发明实施例提供的震源参数随时间变化曲线图；
图6是本发明实施例提供的势能比和累积视体积拟合曲线图；
图7是本发明实施例提供的1月岩体失稳破坏模糊时间预警图；
图8是本发明实施例提供的基于微震监测的岩体失稳预测装置框图；
图9是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于微震监测的岩体失稳预测方法，该方法可以由电子设备实现。如图1所示的基于微震监测的岩体失稳预测方法流程图，该方法的处理流程可以包括如下的步骤：
S1、获取待预测岩体的震源参数。
其中，震源参数包括体变势P、能量释放量E以及累积视体积VA。
一种可行的实施方式中，岩体破坏会释放大量能量，根据岩体破坏伴随的微震响应特征中震源参数的变化来分析岩体稳定性、结构面发育程度和破坏程度，微震分析中的主要震源参数有累积视体积、体变势、能量释放量、施密特数和能量指数等参数，这些震源参数是衡量某区域岩体是否完好的重要判断指标。基于此，本发明通过对大量微震事件的震源参数变化和岩体破坏裂隙孕育机理进行分析映证提出的微震预警指标，能够对岩石内部裂隙孕育机理和岩体失稳破坏进行前兆预警。
在震源参数中，P(Potency，体变势)是微震伴生的非弹性变形区的岩体改变量，E(Energy，能量释放量)是微震事件释放的能量，由于P和E都为较高次幂的数，所以常用对数形式表示其大小：log P是体变势对数值，log E是能量释放量对数值。
如图2所示，位于拟合线右下方的微震事件离拟合线越远，微震事件对岩体破坏程度越高，岩体稳定性较差；位于拟合线左上方的微震事件离拟合线越远，微震事件对岩体破坏程度越低，岩体稳定性较好。
根据线性最小二乘法对log P和log E进行拟合，得出二者之间粗略关系式如下式(1)：
log E＝d*log P+C (1)
其中，d＝0.9，C＝2.3；C为常数，代表两个对数的回归差值，d为拟合系数，最大为1。
S2、根据体变势以及能量释放量，得到对数势能比KP/E。
可选地，S2中的根据体变势以及能量释放量，得到对数势能比KP/E包括：
S21、计算体变势的对数值以及能量释放量的对数值。
S22、根据体变势的对数值以及能量释放量的对数值，得到对数势能比KP/E，如下式(2)所示：
Figure BDA0003653826970000071
其中，log P为体变势的对数值；log E为能量释放量的对数值。
一种可行的实施方式中，为更好的分析微震事件对岩体破坏的影响因素及规律，引入对数势能比KP/E作为一个新的震源参数变量，简称为势能比。势能比的实际意义为单位辐射微震能下非弹性应变去的体积改变量，即在能量相同时单位能量下某区域破坏或者发生变化的体积的大小，体积改变量越大，该区域越不稳定。
势能比KP/E的实际含义是单位辐射微震能下非弹性应变区的体积改变量，定义为体变势log P和能量释放量log E之比，无量纲。
当KP/E值变大时，说明同等微震能下围岩体积改变量变大，反映出内部裂隙扩展程度变高，发生围岩破裂的可能性就越大。
举例来说，由于某矿山-267m分段采场和-295m分段采场在这段时间处于连续开采作业状态，故而采场岩体开挖卸荷效应导致周围岩体发生失稳破坏。现将采场上下50m内监测到的岩体破坏事件震级、频率、能量幅值及横纵波能量比等震源参数进行分析，探究海下矿岩体破坏机理。
图3为监测到的2020年10月份位于某矿区-200m～-400m之间受开采扰动影响的微震事件震源参数带状变化图，可以看出对数势能比在研究微震事件响应特征时具有明显参照价值。
S3、根据对数势能比以及累积视体积，得到模糊预警时间计算公式。
可选地，S3中的根据对数势能比以及累积视体积，得到模糊预警时间计算公式包括：
S31、根据对数势能比以及累积视体积，得到累积视体积随时间差值变化的关系式；其中，时间差值为势能比的凸点与累积视体积的中心点的时间差值。
一种可行的实施方式中，将主要震源参数结合起来，研究传统震源参数与对数势能比之间的联系。对数势能比KP/E可以更清晰地将微震效能和产生的能量做等效代换，对数势能比越大，微震事件产生的体变势和能量就越小，对岩体的破坏程度就越低；由图4可知，微震事件释放能量使得能量指数不断升高，使得岩体破坏程度增大，施密特指数降低，岩体稳定性变差，当能量指数和施密特数分别达到最大和最小时，岩体整体遭到破坏，从b值的变化也可验证岩体发生破坏。
势能比的时间预警性：对数势能比峰值突变时间早于岩体破坏时间，即在岩体失稳破裂期前发生势能比KP/E到达峰值的现象，这一现象通常在裂隙扩展期显现，该前兆现象可以起到对下一阶段围岩破裂事件的提前预警作用。
通过震源参数分析，发现岩体裂隙扩张主要经历裂隙闭合、裂隙萌生、裂隙扩展、岩体失稳破裂和恢复平衡五个阶段，在失稳破裂前有三个裂隙孕育期(裂隙闭合、裂隙萌生、裂隙扩展)，经过三个时期的扩张后达到岩体失稳破裂时期，这一区间发生事故的可能性最大。
相比于其他震源参数，引入的势能比KP/E可以更清晰地将微震效能和产生的能量与实际岩体破坏情况做对比，研究发现势能比具有以下特点：
①势能比的每个凸起都会伴随着累积视体积的膨胀，由于累积视体积的膨胀有阶段性爬升的特点，所以每个阶段结束点都处于变化曲线台阶中心点处。
②这个中心点既是本阶段的结束点，也是下一阶段的起始点，每个中心点都代表着目前岩体内部裂隙从本次扩张结束向下一次裂隙扩张开始的节点.
③通过势能比的凸起点和累积视体积中心点的对应关系可以发现二者具有一定的变化规律，但是这个变化存在时间差。
结合图5中势能比和累积视体积两条曲线的变化对比可以发现，每次势能比的凸变与每次累积视体积台阶式爬坡达到中心点的时间差值Δt在逐渐增加，分别为45h、62h和84h，对应的累积视体积分别为2.06、5.80和10.71，单位是1010m3，得到累积视体积VA随时间差值Δt变化的关系式，如下式(3)所示：
VA＝kΔt+c (3)
其中，VA为累积视体积；Δt为时间差值；参数k以及c根据时间差值计算得到，k＝0.22，c＝-7.93。
S32、根据对数势能比、累积视体积以及指数拟合公式，得到震源参数关系式。
一种可行的实施方式中，根据三个变化节点分析做出势能比和累积视体积二者之间的关系模型，如图6所示，取势能比KP/E为y轴坐标，累积视体积为x轴坐标，做三个主变化矢量β1、β2、β3和两个辅变化矢量γ1、γ2，辅变化矢量都指向累积视体积的拐点，即岩体裂隙由稳定向急剧扩张的突变点，其对应的势能比为两个凹点处，每个凹点都代表单位能量对岩体裂隙扩张作用最小的时刻，也是即将发生较大岩体裂隙扩张的时刻。通过指数拟合公式进行拟合分析，得到较高拟合度的震源参数关系式，该关系式可为预测岩体内部裂隙稳定性提供理论数据参考。
具体地，震源参数关系式，如下式(4)所示：
Figure BDA0003653826970000091
/>
其中，KP/E为对数势能比；VA为累积视体积。
S33、根据累积视体积随时间差值变化的关系式以及震源参数关系式，得到前兆预警时间公式。
一种可行的实施方式中，在公式(4)中代入公式(3)累积视体积VA与时间差值Δt的关系式，得到下式(5)：
Figure BDA0003653826970000101
最后得出时间差值Δt与势能比KP/E的围岩破坏前兆预警时间公式，如下式(6)所示：
Δt＝1.26ln KP/E+46.15 (6)
其中，Δt为时间差值；KP/E为对数势能比；VA是累积视体积，单位为1e10m3；由于累积视体积的达到中心点和势能比的凸起点存在明显时间差，说明势能比的变化可以对累积视体积的变化起到***的作用。
S34、根据前兆预警时间公式，得到模糊预警时间计算公式。
可选地，S34中的模糊预警时间计算公式，如下式(7)所示：
T＝T0+Δt (7)
其中，T0为KP/E的峰值对应的时间节点；Δt为时间差值。
S4、根据模糊预警时间计算公式，得到待预测岩体的模糊预警时间。
可选地，S4中的根据模糊预警时间计算公式，得到待预测岩体的模糊预警时间包括：
S41、根据微震监测数据变化规律计算出KP/E的峰值以及峰值对应的时间节点T0。
S42、根据前模糊预警时间计算公式、KP/E的峰值以及峰值对应的时间节点T0，得到待预测岩体的模糊预警时间。
一种可行的实施方式中，通过微震监测数据变化规律计算出峰值KP/E并将峰值KP/E代入到式(6)中求出Δt，并确定对应的峰值时间节点T0，即可计算出发生围岩破坏的模糊预警时间T。
进一步地，为了验证模糊预警时间公式的有效性，根据本发明总结的岩体裂隙扩展周期五个阶段的变化特征，对2021年1月份在-290m～-320m之间受开采扰动影响的局部岩体破坏微震事件做具体分析，研究区域范围较小，监测微震事件数量较少，对局部预警计算精确度较高。由图7可看出，当累积视体积VA出现台阶式上升，log E达到峰值，Sc达到底谷时，围岩破坏已经进入岩体临界失稳破裂期；围岩破裂前兆规律符合能量释放周期的移动规律。
图7中势能比KP/E在1月19日达到峰值，且KP/E＝18.27；利用本发明推导的模糊预警时间公式(6)和公式(7)对2021年1月裂隙扩展到达岩体临界失稳状态后的岩体破坏事件进行预测，根据微震事件的震源参数预测岩体发生破坏时间的主要求解步骤如下：
首先，将势能比KP/E＝18.27代入公式(6)，得到模糊预警时间与预测岩体破坏时间的差值Δt，解得Δt＝49.8h；然后，将Δt＝49.8h代入公式(7)，解得岩体发生破坏的预测时间T为1月21日。由于预测岩体破坏发生时间为模糊预警时间，所得结果较为模糊，所以岩体破坏发生在21日前后2d以内都有可能。(最后根据现场调查发现，岩体破坏发生时间为1月21日夜间到1月22日中午之间某时刻，模糊预警时间与实际时间比较吻合，误差较小。)
本发明实施例中，提出的震源参数预警指标——对数势能比KP/E，能够对监测到微震事件是否对岩体产生较大破坏，以及岩体破坏是否达到岩体失稳破坏期做出有效预测，且与工程实际应用相符。通过该预警指标与岩体破坏机理之间的联系建立的模糊预警时间公式，可实现基于微震监测下的岩体失稳破坏时间预警。
如图8所示，本发明实施例提供了一种基于微震监测的岩体失稳预测装置800，该装置800应用于实现基于微震监测的岩体失稳预测方法，该装置800包括：
获取模块810，用于获取待预测岩体的震源参数；其中，震源参数包括体变势P、能量释放量E以及累积视体积VA。
势能比计算模块820，用于根据体变势以及能量释放量，得到对数势能比KP/E。
模糊预警时间计算模块830，用于根据对数势能比以及累积视体积，得到模糊预警时间计算公式。
输出模块840，用于根据模糊预警时间计算公式，得到待预测岩体的模糊预警时间。
可选地，势能比计算模块820，进一步用于：
S21、计算体变势的对数值以及能量释放量的对数值。
S22、根据体变势的对数值以及能量释放量的对数值，得到对数势能比KP/E，如下式(1)所示：
Figure BDA0003653826970000121
其中，log P为体变势的对数值；log E为能量释放量的对数值。
可选地，模糊预警时间计算模块830，进一步用于：
S31、根据对数势能比以及累积视体积，得到累积视体积随时间差值变化的关系式；其中，时间差值为势能比的凸点与累积视体积的中心点的时间差值。
S32、根据对数势能比、累积视体积以及指数拟合公式，得到震源参数关系式。
S33、根据累积视体积随时间差值变化的关系式以及震源参数关系式，得到前兆预警时间公式。
S34、根据前兆预警时间公式，得到模糊预警时间计算公式。
可选地，累积视体积随时间差值变化的关系式，如下式(2)所示：
VA＝kΔt+c (2)
其中，VA为累积视体积；Δt为时间差值；参数k以及c根据时间差值计算得到。
可选地，震源参数关系式，如下式(3)所示：
Figure BDA0003653826970000122
其中，KP/E为对数势能比；VA为累积视体积。
可选地，前兆预警时间公式，如下式(4)所示：
Δt＝1.26ln KP/E+46.15 (4)
其中，Δt为时间差值；KP/E为对数势能比。
可选地，模糊预警时间计算公式，如下式(5)所示：
T＝T0+Δt (5)
其中，T0为KP/E的峰值对应的时间节点；Δt为时间差值。
可选地，输出模块840，进一步用于：
S41、根据微震监测数据变化规律计算出KP/E的峰值以及峰值对应的时间节点T0。
S42、根据前模糊预警时间计算公式、KP/E的峰值以及峰值对应的时间节点T0，得到待预测岩体的模糊预警时间。
本发明实施例中，提出的震源参数预警指标——对数势能比KP/E，能够对监测到微震事件是否对岩体产生较大破坏，以及岩体破坏是否达到岩体失稳破坏期做出有效预测，且与工程实际应用相符。通过该预警指标与岩体破坏机理之间的联系建立的模糊预警时间公式，可实现基于微震监测下的岩体失稳破坏时间预警。
图9是本发明实施例提供的一种电子设备900的结构示意图，该电子设备900可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(centralprocessing units，CPU)901和一个或一个以上的存储器902，其中，存储器902中存储有至少一条指令，至少一条指令由处理器901加载并执行以实现下述基于微震监测的岩体失稳预测方法：
S1、获取待预测岩体的震源参数；其中，震源参数包括体变势P、能量释放量E以及累积视体积VA。
S2、根据体变势以及能量释放量，得到对数势能比KP/E。
S3、根据对数势能比以及累积视体积，得到模糊预警时间计算公式。
S4、根据模糊预警时间计算公式，得到待预测岩体的模糊预警时间。
在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器，上述指令可由终端中的处理器执行以完成上述基于微震监测的岩体失稳预测方法。例如，计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于微震监测的岩体失稳预测方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、获取待预测岩体的震源参数；其中，所述震源参数包括体变势P、能量释放量E以及累积视体积VA；
S2、根据所述体变势以及能量释放量，得到对数势能比KP/E；
S3、根据所述对数势能比以及累积视体积，得到模糊预警时间计算公式；
S4、根据所述模糊预警时间计算公式，得到待预测岩体的模糊预警时间；
所述S2中的根据所述体变势以及能量释放量，得到对数势能比KP/E包括：
S21、计算体变势的对数值以及能量释放量的对数值；
S22、根据所述体变势的对数值以及能量释放量的对数值，得到对数势能比KP/E，如下式(1)所示：
Figure FDA0004010828010000011
其中，logP为体变势的对数值；logE为能量释放量的对数值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中的根据所述对数势能比以及累积视体积，得到模糊预警时间计算公式包括：
S31、根据所述对数势能比以及累积视体积，得到累积视体积随时间差值变化的关系式；其中，所述时间差值为势能比的凸点与累积视体积的中心点的时间差值；
S32、根据所述对数势能比、累积视体积以及指数拟合公式，得到震源参数关系式；
S33、根据所述累积视体积随时间差值变化的关系式以及震源参数关系式，得到前兆预警时间公式；
S34、根据所述前兆预警时间公式，得到模糊预警时间计算公式。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S31中的累积视体积随时间差值变化的关系式，如下式(2)所示：
VA＝kΔt+c (2)
其中，VA为累积视体积；Δt为时间差值；参数k以及c根据所述时间差值计算得到。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S32中的震源参数关系式，如下式(3)所示：
Figure FDA0004010828010000021
其中，KP/E为对数势能比；VA为累积视体积。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S33中的前兆预警时间公式，如下式(4)所示：
Δt＝1.26ln KP/E+46.15 (4)
其中，Δt为时间差值；KP/E为对数势能比。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S34中的模糊预警时间计算公式，如下式(5)所示：
T＝T0+Δt (5)
其中，T0为KP/E的峰值对应的时间节点；Δt为时间差值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4中的根据所述模糊预警时间计算公式，得到待预测岩体的模糊预警时间包括：
S41、根据微震监测数据变化规律计算出KP/E的峰值以及所述峰值对应的时间节点T0；
S42、根据所述模糊预警时间计算公式、KP/E的峰值以及所述峰值对应的时间节点T0，得到待预测岩体的模糊预警时间。
8.一种基于微震监测的岩体失稳预测装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取待预测岩体的震源参数；其中，所述震源参数包括体变势P、能量释放量E以及累积视体积VA；
势能比计算模块，用于根据所述体变势以及能量释放量，得到对数势能比KP/E；
模糊预警时间计算模块，用于根据所述对数势能比以及累积视体积，得到模糊预警时间计算公式；
输出模块，用于根据所述模糊预警时间计算公式，得到待预测岩体的模糊预警时间；
所述根据所述体变势以及能量释放量，得到对数势能比KP/E包括：
S21、计算体变势的对数值以及能量释放量的对数值；
S22、根据所述体变势的对数值以及能量释放量的对数值，得到对数势能比KP/E，如下式(1)所示：
Figure FDA0004010828010000031
其中，logP为体变势的对数值；log E为能量释放量的对数值。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，模糊预警时间计算模块，进一步用于：
S31、根据所述对数势能比以及累积视体积，得到累积视体积随时间差值变化的关系式；其中，所述时间差值为势能比的凸点与累积视体积的中心点的时间差值；
S32、根据所述对数势能比、累积视体积以及指数拟合公式，得到震源参数关系式；
S33、根据所述累积视体积随时间差值变化的关系式以及震源参数关系式，得到前兆预警时间公式；
S34、根据所述前兆预警时间公式，得到模糊预警时间计算公式。
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