[发明专利]一种钻孔岩体节理直径和密度统计方法

权利要求书

1.一种钻孔岩体节理直径和密度统计方法，其特征在于，所述钻孔岩体节理直径和密度统计方法计算钻孔岩体节理直径和密度统计；通过钻孔岩心调查的节理产状、间距、隙宽和粗糙度几何参数估算钻孔节理直径和密度；

节理直径计算方法包括：

(1)节理为薄圆盘状，节理在研究区内出现的概率相同，节理平均迹长即为圆的平均弦长；

式中：d为节理直径；l为节理平均迹长；a为裂隙半径；x为裂隙迹线与x轴交点坐标值。

(2)根据随机变量函数的分布定理求节理直径的分布；设节理直径d服从密度函数为f_d(d)分布，则有：

式中：d为节理直径；μ为节理迹长期望的倒数，得到节理平均直径D为：

(3)针对钻孔而言，节理迹长无法直接测量，节理迹长l和隙宽E符合幂律分布时的相关关系，二者具体关系为：

E＝4.261×10^-5e^l/15-4.314×10^-5；

同时节理隙宽随深度的变化关系式：

E＝E₀-mz/(n+z)；

式中：z为钻孔深度；m和n为与岩石有关的常数，分别为200和20；E₀为地表裂隙平均隙宽；

(4)得出节理直径与钻孔深度的关系：

节理密度计算方法包括：

(1)针对大间距和小裂纹未测量以及节理产状与钻孔夹角对均质区内节理数量的影响，进行节理统计数量误差分析，得出校正后的节理总数量：

N₀＝N+N₁+N₂；

式中：N₀为校正后的节理数量；N为实际节理数量；N₁为大间距和小裂纹未测量的节理数量；N₂为节理产状与钻孔夹角引起测量误差的节理数量；

(2)大间距和小裂纹未测量引起节理数量为：

式中：l₀＝C/cosβ，C为钻孔直径，取0.8m；

(3)得出节理产状与钻孔夹角引起测量误差的节理数量：

N₂＝N(TCF-1)；

(4)得出校正后的节理总数量：

N₀＝N(e^-μl0+TCF-1)；

(5)得出节理线密度ρ_l为：

ρ_l＝N(e^-μl0+TCF-1)/(h·cosβ)；

在获得钻孔节理线密度后，节理体密度和线密度关系的计算公式结合得出：

ρ_v＝4ρ_l/(πμ_D²)＝4N(e^-μl0+TCF-1)/(πμD²·hcosβ)；

式中：ρ_v为体密度；μ_D为节理平均直径；μ为调查的节理间距倒数；TCF为修正系数；h为钻孔深度差；β为节理优势产状的平均倾角。