[發明專利]一種獲得巖體裂隙網絡產狀整體概率分布的方法

在審

• 申請號: 201710266322.4
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107145648A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 黃磊;王亮清;唐輝明;張俊榮;林成遠
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司42238
• 代理人: 曹雄

技術領域

本發明涉及巖體力學和地質技術領域，尤其涉及一種獲得巖體裂隙網絡產狀整體概率分布的方法。

背景技術

巖體是由眾多裂隙(如節理、層面、片理等)及其所包圍的巖塊所組成，其內部裂隙是地殼中普遍存在的一類介質分界面，由各個裂隙單元構成的網絡，特別是其網絡的幾何性狀，控制著巖體介質的運動學、力學和水力等行為，裂隙網絡的幾何性狀可用大小、位置和產狀等一組三維物理量的概率分布來定量描述。

測線技術是當前裂隙數據采集中最為常用的一種野外采樣方法，該技術收集與測線相交的裂隙，它的觀測樣本反映的是裂隙的一維幾何信息，并不能代表裂隙在三維空間內的整體概率分布。研究人員在利用測線技術一維觀測量獲得整體概率分布的公式和方法方面做出了諸多貢獻，其中具有代表性的包括Fisher方法，Tokhmchi方法，Williams-Stroud方法，Zazoun方法，Follin方法，Berrone方法，Zaree方法，Terzaghi公式和Fouché方法。然而，這些公式和方法尚存如下不足：

(1)這些方法使用前需要其它調查信息，使用中需要設置一些參數，這些外加的調查信息和設置參數或多或少影響估算結果，從而引起估算結果的不確定性與不準確性。

(2)這些方法中強加性定義的一個或多個理論產狀分布形式未必符合真實的整體分布，同時，現在并沒有實用的方法可用來鑒定最優的分布形式。

(3)這些方法對于節理面等非平行的裂隙估算誤差比較明顯，估算結果不能代表整體概率分布，無法應用于工程實踐。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種獲得巖體裂隙網絡產狀整體概率分布的方法，該方法能夠有效提高整體概率分布結果的準確性。

本發明提供一種獲得巖體裂隙網絡產狀整體概率分布的方法，包括以下步驟：

布置野外觀測巖體的測線，采集與測線相交的裂隙，利用地質羅盤測量這些裂隙的傾向和傾角；

利用地質羅盤測量所述測線的傾伏向和傾伏角；

采用假設檢驗方法判斷所述傾向和傾角是否相互獨立；

若所述傾向和傾角相互獨立，則糾正所述傾向的經驗累積概率和傾角的經驗累積概率；

采用逼近方法確定所述傾向的整體概率分布形式和分布參數；

采用逼近方法確定所述傾角的整體概率分布形式和分布參數。

進一步地，所述判斷傾向和傾角是否相互獨立具體包括以下步驟:

采用假設檢驗方法進行檢驗，得到第一雙尾顯著性概率；

利用所述第一雙尾顯著性概率定量表征傾向和傾角的獨立性顯著水平：若所述第一雙尾顯著性概率落入區間[0.05,1]，說明傾向和傾角相互獨立；若所述第一雙尾顯著性概率落入區間[0,0.05]，說明傾向和傾角不滿足相互獨立。

進一步地，所述糾正傾向的經驗累積概率和傾角的經驗累積概率具體包括以下步驟：

設傾向和傾角的樣本數量為n,將n個傾向和傾角按照數據的大小進行升序排列或降序排列；

糾正傾向的經驗累積概率，傾向的經驗累積概率的糾正公式為：

糾正傾角的經驗累積概率，傾角的經驗累積概率的糾正公式為：

上述公式中，α為傾向，β為傾角，ψ為傾伏向，ζ為傾伏角，n為樣本數量。

進一步地，所述采用逼近方法確定傾向的整體概率分布形式和分布參數具體包括以下步驟：

假設所述傾向的經驗累積概率滿足多種理論分布形式；

采用逼近方法求解得到所述傾向的經驗累積概率在每一種理論分布形式下的分布參數和第二雙尾顯著性概率；

確定最大的第二雙尾顯著性概率對應的理論分布形式為傾向的整體概率分布形式，并計算該理論分布形式對應的分布參數。

進一步地，所述采用逼近方法確定傾角的整體概率分布形式和分布參數具體包括以下步驟：

假設所述傾角的經驗累積概率滿足多種理論分布形式；

采用逼近方法求解得到所述傾角的經驗累積概率在每一種理論分布形式下的分布參數和第三雙尾顯著性概率；

確定最大的第三雙尾顯著性概率對應的理論分布形式為傾角的整體概率分布形式，并計算該理論分布形式對應的分布參數。

進一步地，所述假設檢驗方法選用皮爾遜卡方檢驗，所述逼近方法選用Kolmogorov-Smirnov逼近方法。

進一步地，所述傾向的經驗累積概率的糾正公式和傾角的經驗累積概率的糾正公式通過以下步驟獲得：