[发明专利]一种对岩石裂隙网络进行量化的方法及设备

说明书

本发明公开了一种对岩石裂隙网络进行量化的方法及设备，首先确定岩石裂隙网络的头尾分割次数；之后根据所确定的岩石裂隙网络的头尾分割次数，进一步确定岩石裂隙网络的分形集合类型，如属于简单层级结构的多重自相似分形集合，还是属于复杂层级结构的不同比例分形集合；最后采用与所确定分形集合类型相对应的分形指数量化法来确定所述岩石裂隙网络的分形指数。如此，本发明在量化分形指数时，能够针对简单和复杂层级结构的岩石裂隙网络分开考虑，且有效避免传统最小回归计算方法中因在计算时选取的节点数目不同或截取的节点位置不同所导致的计算得到的分形指数值不稳定的问题。

技术领域

本发明涉及岩石力学领域，尤其涉及一种对岩石裂隙网络进行量化的方法及设备。

背景技术

利用分形指数对岩石裂隙网络进行量化的工作始于Barton(于1985年)发现岩石裂隙网络与分形图形的相似性，利用计盒维数对二维岩石裂隙网络进行量化，之后利用分形指数量化岩石裂隙网络便引发了广泛关注，接着关联维数、小岛维数等也都用于岩石裂隙网络的量化。

然而，无论是采用哪种方法在工程实践中进行具体计算时，往往是利用最小二乘法，拟合出分形指数结果。如果在计算时选取的节点数目不同或者是截取的节点位置不同，都将得到不同的回归结果，而这样所引起的结果震荡会使得计算得到的分形指数值不稳定。

发明内容

本发明实施例为了解决上述提及的传统的用于岩石裂隙网络的量化方法所存在的问题，创造性地提供一种对岩石裂隙网络进行量化的方法及设备。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种对岩石裂隙网络进行量化的方法，该方法包括：确定岩石裂隙网络的头尾分割次数；根据所确定的岩石裂隙网络的头尾分割次数，确定岩石裂隙网络的分形集合类型；采用与所确定分形集合类型相对应的分形指数量化法来确定所述岩石裂隙网络的分形指数。

根据本发明一实施方式，所述确定岩石裂隙网络的头尾分割次数，包括：结合岩石裂隙网络的特性，创新的利用头尾分割法逐次对岩石裂隙网络进行分割，即在分割中保留对压裂有潜在影响的尾部裂隙，去掉头部，与原有应用于道路分割的保留头部裂隙，去掉尾部裂隙不同，以得到头尾分割结果；当所得到的头尾分割结果中头部对象的数目与尾部对象的数目之比超出比例阈值时，分割过程结束，从而确定岩石裂隙网络的头尾分割次数。

根据本发明一实施方式，所述分形集合类型指数包括多重自相似分形集合和不同比例分形集合；根据所确定的岩石裂隙网络的头尾分割次数，确定岩石裂缝网络的分形集合类型，包括：判断所确定的岩石裂隙网络的头尾分割次数是否超出分割阈值，得到判断结果；若判断结果为所确定的岩石裂隙网络的头尾分割次数未超出分割阈值，则确定所述岩石裂隙网络的分形集合类型为多重自相似分形集合；若判断结果为所确定的岩石裂隙网络的头尾分割次数超出分割阈值，则确定所述岩石类型网络的分形集合类型为不同比例分形集合。

根据本发明一实施方式，所述采用与所确定分形集合类型相对应的分形指数量化法来确定所述岩石裂隙网络的分形指数，包括：当确定所述岩石裂隙网络的分形集合类型为多重自相似分形集合时，采用与多重相似分形集合相对应的第一分形指数量化法确定所述岩石裂隙网络的分形指数。

根据本发明一实施方式，所述第一分形指数量化法采用如下计算公式：其中，t代表头尾分割次数，γ_i代表第i次头尾分割中的尾部均值和头部均值之比，N_i代表比例为γ_i的部分个数，N_i的数值是由第i次头尾分割中尾部对象的数目与头部对象的数目的比值。

根据本发明一实施方式，所述采用与所确定分形集合类型相对应的分形指数量化法来确定所述岩石裂隙网络的分形指数，包括：当确定所述岩石裂隙网络的分形集合类型为不同比例分形集合，则采用与不同比例分形集合相对应的第二分形指数量化法确定所述岩石类型网络的分形指数。