[發(fā)明專利]一種快速初步識別巖石裂隙不同空間分布特征的方法

在審

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• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN108020648A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鵬;宗自華;李曉昭;蘇銳;陳亮;王錫勇
• 申請（專利權(quán)）人: 核工業(yè)北京地質(zhì)研究院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

本發(fā)明屬于巖石裂隙空間分布特征研究領(lǐng)域，具體涉及一種快速初步識別巖石裂隙不同空間分布特征的方法。包括以下步驟：步驟一、獲取裂隙空間分布的各種參數(shù)信息，得到測區(qū)裂隙參數(shù)數(shù)據(jù)；步驟二、根據(jù)裂隙產(chǎn)狀將裂隙分為若干特征組；步驟三、針對分組裂隙進行地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)特征分析；步驟四、觀察整體裂隙面密度值半變異函數(shù)曲線圖與各分組裂隙面密度值半變異函數(shù)曲線圖之間的趨勢變化關(guān)系，判別哪一分組裂隙是控制本區(qū)域裂隙空間分布特征的主要分組裂隙。本發(fā)明快速初步地判別不同分組裂隙的空間分布特征，為后續(xù)快速準確地開展相關(guān)區(qū)域的地質(zhì)調(diào)查工作提供重要的基礎(chǔ)參考，也能為下一步三維裂隙網(wǎng)絡(luò)建模等研究工作提供更為精準的輸入條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖石裂隙空間分布特征研究領(lǐng)域，具體涉及一種快速初步識別巖石裂隙不同空間分布特征的方法。

背景技術(shù)

裂隙作為一種可以影響巖體性質(zhì)與質(zhì)量的不連續(xù)裂隙，在花崗巖巖體中是普遍存在的，并且具有分布較廣、數(shù)量較多、可以在統(tǒng)計學(xué)角度進行統(tǒng)計等特點；同時作為花崗巖巖體質(zhì)量評價、三維裂隙網(wǎng)絡(luò)建模及后續(xù)巖體力學(xué)、滲透性能等分析研究工作的重要基礎(chǔ)，對其進行詳細的調(diào)查、測量與統(tǒng)計分析更是十分必要的。

早在20世紀60年代，隨著對裂隙巖體滲透性的研究提出了最早的裂隙網(wǎng)絡(luò)概念模型，代表性理論包括D.T.Snow的平行板裂隙模型和張量理論，C.Louis、W.Wittke等人的線素理論等。80年代以后研究人員開始更多關(guān)注裂隙的幾何參數(shù)統(tǒng)計分析，并試圖利用統(tǒng)計學(xué)理論建立各種參數(shù)的概率模型和相應(yīng)的模擬方法。統(tǒng)計均質(zhì)區(qū)、產(chǎn)狀、尺寸、密度、裂隙網(wǎng)絡(luò)模擬等方面均有經(jīng)典的理論在80、90年代被提出并獲得應(yīng)用，代表人物包括美國的G.Baecher、H.H.Einstein、P.H.S.W Kulatilake、W.Dershowitz，澳大利亞科學(xué)院(CSIRO)、英國的S.Priest和J.A.Hudson等。這一時期的裂隙統(tǒng)計分析與模擬研究發(fā)展異常迅速，利用統(tǒng)計學(xué)原理分析裂隙網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)也在同一時期基本完成。這些研究工作的共同特點是追求數(shù)學(xué)上的嚴密性，重視誤差分析和模型驗證，概化得到的裂隙模型大同小異。

然而，事實上，裂隙賦存于一定的地質(zhì)環(huán)境當(dāng)中，僅僅依靠統(tǒng)計學(xué)和隨機模擬來刻畫裂隙系統(tǒng)模型忽略了裂隙發(fā)生與發(fā)展的地質(zhì)背景和地質(zhì)作用；同時由于裂隙調(diào)查也是一項費時費力的工作，對常規(guī)工程項目進行詳盡的裂隙調(diào)查從經(jīng)濟和時間上均得不償失。如果能夠從地質(zhì)環(huán)境差異的角度總結(jié)出裂隙分布特征的差異與共性，并考慮地質(zhì)作用對裂隙系統(tǒng)的影響機制，則可以通過對區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的總體把握來揭示與具體地質(zhì)環(huán)境相關(guān)的裂隙分布模式。這是一種將傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)命題引入工程地質(zhì)(巖石力學(xué))的新思路。90年代麻省理工學(xué)院的裂隙研究組在這方面做出了開創(chuàng)性的貢獻。其代表性研究成果包括對不同構(gòu)造體系影響下的應(yīng)力場和裂隙模式分析以及相應(yīng)的裂隙建模。這種將地質(zhì)因素與力學(xué)、統(tǒng)計學(xué)相結(jié)合的新模型代表了未來裂隙模型研究的可能方向。

因此，目前國內(nèi)外關(guān)于巖石裂隙的研究主要集中于裂隙幾何參數(shù)統(tǒng)計學(xué)角度的分析和深入建模研究，而比較忽視地質(zhì)背景因素導(dǎo)致空間分布特征變化的考慮和甄別，即針對裂隙空間分布地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)特征方面的研究較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種快速初步識別巖石裂隙不同空間分布特征的方法，快速初步地判別不同分組裂隙的空間分布特征，為后續(xù)快速準確地開展相關(guān)區(qū)域的地質(zhì)調(diào)查工作提供重要的基礎(chǔ)參考，也能為下一步三維裂隙網(wǎng)絡(luò)建模等研究工作提供更為精準的輸入條件。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種快速初步識別巖石裂隙不同空間分布特征的方法，包括以下步驟：

步驟一、選取野外典型巖石露頭區(qū)域，并選定一定規(guī)模的備選測區(qū)；獲取裂隙空間分布的各種參數(shù)信息，得到測區(qū)裂隙參數(shù)數(shù)據(jù)；

步驟二、在步驟一中的備選測區(qū)內(nèi)選取更具代表性的方形測區(qū)，并根據(jù)裂隙產(chǎn)狀將裂隙分為若干特征組；

步驟三、針對分組裂隙進行地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)特征分析，具體包括以下子步驟：