[發明專利]一種改進列聯表法的巖體均質區劃分方法

有效

• 申請號: 202110480033.0
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113284225B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 劉鐵新;李嘉琪;姜諳男;梁正召;張正虎;詹必雄;韓鞠;唐衛平;侯拉平;張霄漢;周立飛;劉林濤
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/187
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發明提供一種改進列聯表法的巖體均質區劃分方法，包括：分別記錄的兩個區域的節理的產狀和跡長；在施密特圖上增加跡長坐標軸，施密特圖和跡長坐標軸構成胞元；分別提取兩個區域的節理的產狀和跡長數據在所述新坐標系下投影，以兩個所述投影圖為基礎建立列聯表并得到卡方檢驗的卡方值；確定卡方檢驗的顯著性水平和自由度；根據卡方檢驗對兩個區域的節理進行均質區劃分。本方法對列聯表法進行了改進，增加了一個顯示節理跡線長度信息的坐標軸，使在均質區劃分過程中可以同時檢測到產狀和跡長的變化。本發明提供了顯著性水平的確定方法，而不是選擇一個特定的顯著性水平來比較兩個區域，對于均質區的劃分結果更據有說服力。

技術領域

本發明涉及巖體均質區劃分技術領域，具體而言是一種改進列聯表法的巖體均質區劃分方法。

背景技術

節理通常由多期的地質構造運動形成，每一期地質運動都有其獨特的地質特征，從而產生了非常復雜的節理幾何參數(如產狀和跡線長度等)。節理對巖體的力學和水力學特性具有強烈影響，即使同一地區，不同工程部位巖體的性質仍可能不同。不同的巖體，在幾何性質相似的情況下，可以劃分為同一均質區。同一均質區內的巖體，可以采用相同的離散節理網絡模型或相同的設計方案對其進行分析或加固，從而節約大量的人力與財力。因此，在對巖體進行力學和水力特性研究之前，巖體均質區劃分是至關重要的。均質區劃分的實質是數據結構相似性分析，一般分為兩個步驟。首先，構造一個邏輯架構來顯示節理的數據結構，然后在同一邏輯架構內對來自不同巖體的節理數據進行相似性檢驗。對于現有的構造邏輯架構方法，第一類是構造單因素邏輯架構，如論文“A?statistical?method?toevaluate?homogeneity?of?structural?populations”(一種用來評價巖體均質區的統計方法)，Miller?S?M，中提到的Miller(米勒)列聯表法，這種方法只考慮節理產狀，將半球面預先劃分成一定數量更小的單元，在其上以極點或單位向量的形式顯示產狀，此方法應用廣泛，為均質區劃分和節理模型的相關研究提供了定量參考。但除產狀外節理包含許多其它重要屬性，只考慮節理的產狀對其進行分組，準確率將不高于50％。第二類是構造多因素邏輯架構，分形和多維向量方法是其中常用的方法。分形架構中著重考慮了節理的密度以及跡長等因素的影響，將節理的每個屬性轉換為特征向量的一個分量。但是，現有的多因素判別方法只是獨立考慮了節理的多個屬性，而沒有考慮不同屬性之間的耦合關系，獨立的考慮各個屬性會降低均質區劃分的準確性。

發明內容

根據上述技術問題，而提供一種改進列聯表法的巖體均質區劃分方法，發明內容如下：

一種改進列聯表法的巖體均質區劃分方法，包括：

分別記錄的兩個區域的節理的產狀、跡長數據，所述產狀包括傾向和傾角；

改進施密特圖建立新坐標系：所述施密特圖為半球面在水平面的投影，投影包括中心圓和以所述中心圓為圓心的多個圓環；多個所述圓環和所述中心圓以半徑由小至大的方式代表多個傾角帶；每個傾角帶內代表節理的傾角范圍；每個所述傾角帶內均等劃分為多個傾向塊；每個所述傾向塊代表節理的傾向范圍；在施密特圖上增加軸向垂直于所述施密特圖的跡長坐標軸，且跡長坐標軸用于顯示跡長；所述跡長坐標軸按照跡長劃分為n個跡長范圍區間；預先將節理的最大跡線長度設為單位長度顯示在跡長坐標軸上，再將此單位長度通過n值劃分為n個區間，將每個節理的跡線長度以百分比的形式顯示在跡長坐標軸上，百分比是由每個節理的跡長除以最大跡長計算得到的，不同跡線長度的節理根據百分比的大小落入不同的區間當中。n根據巖體的特定情況進行調整，n值與接受均質區劃分的區域范圍呈正相關。所述傾向塊、所述傾角帶和所述跡長范圍區間的交集構成胞元；

進一步地，分為三個傾角帶，內圈的傾角帶的傾角大于等于0度，小于28.1度；中間環的傾角帶的傾角大于等于28.1度，小于59度；外圈環的傾角帶的傾角大于等于59度，小于等于90度；所述內圈的傾角帶按照順時針等分為四個傾向塊；所述中間換的傾角帶按照順時針等分為12個傾向塊；所述外圈的傾角帶按照順時針等分為18個傾向塊。共34個傾向塊，胞元數為34n。