[发明专利]一种获得岩体裂隙网络产状整体概率分布的方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩体力学和地质技术领域，尤其涉及一种获得岩体裂隙网络产状整体概率分布的方法。

背景技术

岩体是由众多裂隙(如节理、层面、片理等)及其所包围的岩块所组成，其内部裂隙是地壳中普遍存在的一类介质分界面，由各个裂隙单元构成的网络，特别是其网络的几何性状，控制着岩体介质的运动学、力学和水力等行为，裂隙网络的几何性状可用大小、位置和产状等一组三维物理量的概率分布来定量描述。

测线技术是当前裂隙数据采集中最为常用的一种野外采样方法，该技术收集与测线相交的裂隙，它的观测样本反映的是裂隙的一维几何信息，并不能代表裂隙在三维空间内的整体概率分布。研究人员在利用测线技术一维观测量获得整体概率分布的公式和方法方面做出了诸多贡献，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，这些公式和方法尚存如下不足：

(1)这些方法使用前需要其它调查信息，使用中需要设置一些参数，这些外加的调查信息和设置参数或多或少影响估算结果，从而引起估算结果的不确定性与不准确性。

(2)这些方法中强加性定义的一个或多个理论产状分布形式未必符合真实的整体分布，同时，现在并没有实用的方法可用来鉴定最优的分布形式。

(3)这些方法对于节理面等非平行的裂隙估算误差比较明显，估算结果不能代表整体概率分布，无法应用于工程实践。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种获得岩体裂隙网络产状整体概率分布的方法，该方法能够有效提高整体概率分布结果的准确性。

本发明提供一种获得岩体裂隙网络产状整体概率分布的方法，包括以下步骤：

布置野外观测岩体的测线，采集与测线相交的裂隙，利用地质罗盘测量这些裂隙的倾向和倾角；

利用地质罗盘测量所述测线的倾伏向和倾伏角；

采用假设检验方法判断所述倾向和倾角是否相互独立；

若所述倾向和倾角相互独立，则纠正所述倾向的经验累积概率和倾角的经验累积概率；

采用逼近方法确定所述倾向的整体概率分布形式和分布参数；

采用逼近方法确定所述倾角的整体概率分布形式和分布参数。

进一步地，所述判断倾向和倾角是否相互独立具体包括以下步骤:

采用假设检验方法进行检验，得到第一双尾显著性概率；

利用所述第一双尾显著性概率定量表征倾向和倾角的独立性显著水平：若所述第一双尾显著性概率落入区间[0.05,1]，说明倾向和倾角相互独立；若所述第一双尾显著性概率落入区间[0,0.05]，说明倾向和倾角不满足相互独立。

进一步地，所述纠正倾向的经验累积概率和倾角的经验累积概率具体包括以下步骤：

设倾向和倾角的样本数量为n,将n个倾向和倾角按照数据的大小进行升序排列或降序排列；

纠正倾向的经验累积概率，倾向的经验累积概率的纠正公式为：

纠正倾角的经验累积概率，倾角的经验累积概率的纠正公式为：

上述公式中，α为倾向，β为倾角，ψ为倾伏向，ζ为倾伏角，n为样本数量。

进一步地，所述采用逼近方法确定倾向的整体概率分布形式和分布参数具体包括以下步骤：

假设所述倾向的经验累积概率满足多种理论分布形式；

采用逼近方法求解得到所述倾向的经验累积概率在每一种理论分布形式下的分布参数和第二双尾显著性概率；

确定最大的第二双尾显著性概率对应的理论分布形式为倾向的整体概率分布形式，并计算该理论分布形式对应的分布参数。

进一步地，所述采用逼近方法确定倾角的整体概率分布形式和分布参数具体包括以下步骤：

假设所述倾角的经验累积概率满足多种理论分布形式；

采用逼近方法求解得到所述倾角的经验累积概率在每一种理论分布形式下的分布参数和第三双尾显著性概率；

确定最大的第三双尾显著性概率对应的理论分布形式为倾角的整体概率分布形式，并计算该理论分布形式对应的分布参数。

进一步地，所述假设检验方法选用皮尔逊卡方检验，所述逼近方法选用Kolmogorov-Smirnov逼近方法。

进一步地，所述倾向的经验累积概率的纠正公式和倾角的经验累积概率的纠正公式通过以下步骤获得：