[发明专利]一种钻孔岩体节理直径和密度统计方法

说明书

本发明属于地质测绘技术领域，公开了一种钻孔岩体节理直径和密度统计方法，本发明目的通过钻孔岩心调查的节理产状、间距、隙宽和粗糙度等几何参数来估算钻孔节理直径和密度，从而为建立岩体三维节理网络模拟来分析岩体渗流和力学性质提供准确数据支持。本发明对岩体三维网络模型的建立提供更加准确地数据支持，降低传统仅考虑地表数据进行模拟带来的误差。

技术领域

本发明属于地质测绘技术领域，尤其涉及一种钻孔岩体节理直径和密度统计方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：节理作为岩体中发育最广的一种构造，其空间延伸范围和发育密度决定了岩体渗流和力学性质。目前，确定地表岩体节理大小(空间延伸范围)通常是根据岩体暴露区域的节理迹长进行估算，但对钻孔岩体节理大小因可观察的节理迹长有限而无法估算。目前节理都被假设为圆盘模型，因此节理大小可以用圆盘直径来表示。确定地表岩体节理密度通常是根据岩体暴露区域的节理间距进行估算，但对钻孔岩体节理密度因无法直接观察到节理的地下分布形态而无法直接通过节理间距进行估算(主要由于调查统计误差)。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前节理都被假设为圆盘模型，因此节理大小可以用圆盘直径来表示。确定地表岩体节理密度通常是根据岩体暴露区域的节理间距进行估算，但对钻孔岩体节理密度因取样误差无法直接通过节理间距进行估算。

解决上述技术问题的难度：如何通过数学误差算法确定节理在地下的分布形态。

解决上述技术问题的意义：建立岩体三维节理网络模拟来分析岩体渗流和力学性质提供准确数据支持。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种钻孔岩体节理直径和密度统计方法。

本发明是这样实现的，一种钻孔岩体节理直径和密度统计方法，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，利用概率统计学理论，估算钻孔节理直径和密度。

进一步，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；

(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取值地面测量节理隙宽。

(4)得出节理直径与钻孔深度的关系：

进一步，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：