本發(fā)明涉及地下工程領(lǐng)域，尤其是涉及根據(jù)正交測窗信息初步估算巖體裂隙是否連通的方法。

背景技術(shù)：

1、巖體中裂隙發(fā)育錯綜復雜。連通性則反映了裂隙的發(fā)育情況，并量化裂隙相交形成網(wǎng)絡(luò)的趨勢以及所形成的裂隙網(wǎng)絡(luò)的發(fā)育程度。準確、有效地評估裂隙巖體的連通性，可以為地下工程的設(shè)計與建設(shè)提供幫助。在地下水封油庫的建設(shè)中，水幕孔間巖體需要有較好的連通性以滿足水封效果；石油的開采過程中，選擇連通性較好的區(qū)域開采有利于提高石油的開采率；而對于核廢料埋置庫的建設(shè)中，則需要選擇連通性最小的區(qū)域，以避免核廢料發(fā)生滲流泄露。在裂隙巖體的連通性的研究中，巖體的連通狀態(tài)，即巖體是否水力連通，對工程應用有著重要的現(xiàn)實意義。在核廢料埋置庫的建設(shè)中，巖體應盡量避免連通以防止污染大范圍泄露的發(fā)生；在水封油庫工程中，水幕孔間的巖體應確保水力連通以維持水幕的順利工作。在工程中，現(xiàn)場試驗是工程中判斷巖體連通狀態(tài)的主要手段。例如，在水封油庫工程中，研究人員通過開展注水-回落試驗判斷水幕孔間的連通狀態(tài)。

2、作為概率論的一個分支，逾滲理論主要用于研究系統(tǒng)的相變。學者們將逾滲理論引入裂隙巖體滲流的研究中，從而建立了不同裂隙幾何條件對裂隙巖體連通狀態(tài)的影響。在逾滲理論中，裂隙的幾何特性主要用逾滲參數(shù)進行表征。當裂隙網(wǎng)絡(luò)恰好滿足逾滲時，網(wǎng)絡(luò)由不連通轉(zhuǎn)變?yōu)檫B通，該臨界狀態(tài)所對應的逾滲參數(shù)被稱為逾滲閾值。通過比較逾滲參數(shù)與逾滲閾值的大小，學者們可以判斷裂隙網(wǎng)絡(luò)的連通狀態(tài)。然而，由于裂隙賦存于巖石之中，很難直接獲得詳細的裂隙幾何分布規(guī)律，通常只能通過測窗/露頭中的裂隙信息進行分析。然而，測窗中的裂隙跡線信息是二維的，顯然地，直接采用二維跡線信息進行三維空間的連通性分析存在巨大誤差。而三維裂隙信息的獲取需要通過不同位置測窗跡線信息進行統(tǒng)計、分析、反算等過程才能得到。因此，亟需一種通過二維跡線信息就可以評估三維裂隙網(wǎng)絡(luò)連通狀態(tài)的方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種根據(jù)正交測窗信息初步估算巖體裂隙是否連通的方法，包括以下步驟：

2、步驟s1：通過現(xiàn)場觀察和精度測量，分析待測區(qū)一組正交測窗面的裂隙跡線發(fā)育情況，分別獲得所述巖體正交截面p1和p2的二維跡線的幾何信息；

3、步驟s2：對截面p1和p2的跡線幾何信息進行系統(tǒng)分析，分別統(tǒng)計并計算兩個面的裂隙跡線幾何參數(shù)；

4、步驟s3：根據(jù)步驟s2得到的兩個面的裂隙跡線幾何參數(shù)統(tǒng)計值，采用統(tǒng)計方法判斷巖體是否近似各向同性；

5、步驟s4：當巖體近似各向同性時，根據(jù)跡線幾何參數(shù)統(tǒng)計值，分別計算p1和p2兩個測窗的連通系數(shù)；

6、步驟s5：比較步驟s4中所求得的連通系數(shù)與臨界連通系數(shù)的大小，當p1和p2的連通系數(shù)均大于臨界連通系數(shù)pc時，巖體初步判斷為滿足裂隙連通條件。

7、進一步地，步驟s1所述的跡線幾何參數(shù)包括裂隙數(shù)量、測窗面積、裂隙長度以及裂隙產(chǎn)狀。

8、進一步地，步驟s2所述的跡線幾何參數(shù)包括跡線的面密度p20、長度均值e(l)、標準差σl、產(chǎn)狀分布特征。

9、進一步地，步驟s3中根據(jù)兩個裂隙面跡線幾何參數(shù)統(tǒng)計值判斷巖體近似各向同性的標準包括：

10、(1)p1和p2測窗的面密度p20的差異在允許的誤差范圍內(nèi)，即：

11、

12、其中，為預設(shè)的允許誤差值；

13、(2)p1和p2測窗的跡線長度均值e(l)的差異在允許的誤差范圍內(nèi)，即：

14、|e(l)p1-e(l)p2|≤∈e(l)

15、其中，∈e(l)為預設(shè)的允許誤差值；

16、(3)p1和p2測窗中的產(chǎn)狀滿足各向均勻分布的統(tǒng)計檢驗的要求。

17、進一步地，步驟s4中所述的連通系數(shù)的計算公式表示為：

18、p＝p20·e(l)2???????(1)

19、其中，p為連通系數(shù)。

20、進一步地，步驟s5中，當存在多個截面的連通系數(shù)時，應選擇更加保守的結(jié)果，即：

21、當水力連通有利于工程時，選擇兩個連通系數(shù)較小值用于比較；

22、當水力連通不利于工程時，選擇兩個連通系數(shù)較大值用于比較。

23、進一步地，步驟s5中，臨界水力連通系數(shù)pc取值為0.88。

24、本發(fā)明的優(yōu)點在于，基于測窗裂隙信息的幾何規(guī)律實現(xiàn)了三維空間裂隙網(wǎng)絡(luò)是否連通的判斷，該估算方法流程簡單、指標明確，當判斷結(jié)論顯然不滿足工程需要時，可以避免后續(xù)現(xiàn)場試驗帶來的人力物力消耗，從而實現(xiàn)了工程勘測成本的優(yōu)化。

技術(shù)特征：

1.根據(jù)正交測窗信息初步估算巖體裂隙是否連通的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的根據(jù)正交測窗信息初步估算巖體裂隙是否連通的方法，其特征在于，步驟s1所述的跡線幾何參數(shù)包括裂隙數(shù)量、測窗面積、裂隙長度以及裂隙產(chǎn)狀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的根據(jù)正交測窗信息初步估算巖體裂隙是否連通的方法，其特征在于，步驟s2所述的跡線幾何參數(shù)包括跡線的面密度p20、長度均值e(l)、標準差σl、產(chǎn)狀分布特征。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的根據(jù)正交測窗信息初步估算巖體裂隙是否連通的方法，其特征在于，步驟s3中根據(jù)兩個裂隙面跡線幾何參數(shù)統(tǒng)計值判斷巖體近似各向同性的標準包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的根據(jù)正交測窗信息初步估算巖體裂隙是否連通的方法，其特征在于，步驟s4中所述的連通系數(shù)的計算公式表示為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的根據(jù)正交測窗信息初步估算巖體裂隙是否連通的方法，其特征在于，步驟s5中，當存在多個截面的連通系數(shù)時，應選擇更加保守的結(jié)果，即：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的根據(jù)正交測窗信息初步估算巖體裂隙是否連通的方法，其特征在于，步驟s5中，臨界水力連通系數(shù)pc取值為0.88。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了根據(jù)正交測窗信息初步估算巖體裂隙是否連通的方法，包括一下步驟：S1分析待測區(qū)一組正交測窗面裂隙跡線發(fā)育情況，S2歸納總結(jié)跡線幾何參數(shù)，S3計算連通系數(shù)，S4比較所計算連通系數(shù)與臨界連通系數(shù)大小關(guān)系，S5初步判斷巖體裂隙是否連通。該方法操作簡單，結(jié)構(gòu)直觀，是一種初步估算巖體裂隙是否連通的可行方法，可以有效減小工程勘察階段的成本。

技術(shù)研發(fā)人員：王敬勇
受保護的技術(shù)使用者：中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21