[发明专利]一种改进列联表法的岩体均质区划分方法

说明书

本发明提供一种改进列联表法的岩体均质区划分方法，包括：分别记录的两个区域的节理的产状和迹长；在施密特图上增加迹长坐标轴，施密特图和迹长坐标轴构成胞元；分别提取两个区域的节理的产状和迹长数据在所述新坐标系下投影，以两个所述投影图为基础建立列联表并得到卡方检验的卡方值；确定卡方检验的显著性水平和自由度；根据卡方检验对两个区域的节理进行均质区划分。本方法对列联表法进行了改进，增加了一个显示节理迹线长度信息的坐标轴，使在均质区划分过程中可以同时检测到产状和迹长的变化。本发明提供了显著性水平的确定方法，而不是选择一个特定的显著性水平来比较两个区域，对于均质区的划分结果更据有说服力。

技术领域

本发明涉及岩体均质区划分技术领域，具体而言是一种改进列联表法的岩体均质区划分方法。

背景技术

节理通常由多期的地质构造运动形成，每一期地质运动都有其独特的地质特征，从而产生了非常复杂的节理几何参数(如产状和迹线长度等)。节理对岩体的力学和水力学特性具有强烈影响，即使同一地区，不同工程部位岩体的性质仍可能不同。不同的岩体，在几何性质相似的情况下，可以划分为同一均质区。同一均质区内的岩体，可以采用相同的离散节理网络模型或相同的设计方案对其进行分析或加固，从而节约大量的人力与财力。因此，在对岩体进行力学和水力特性研究之前，岩体均质区划分是至关重要的。均质区划分的实质是数据结构相似性分析，一般分为两个步骤。首先，构造一个逻辑架构来显示节理的数据结构，然后在同一逻辑架构内对来自不同岩体的节理数据进行相似性检验。对于现有的构造逻辑架构方法，第一类是构造单因素逻辑架构，如论文“A statistical method toevaluate homogeneity of structural populations”(一种用来评价岩体均质区的统计方法)，Miller S M，中提到的Miller(米勒)列联表法，这种方法只考虑节理产状，将半球面预先划分成一定数量更小的单元，在其上以极点或单位向量的形式显示产状，此方法应用广泛，为均质区划分和节理模型的相关研究提供了定量参考。但除产状外节理包含许多其它重要属性，只考虑节理的产状对其进行分组，准确率将不高于50％。第二类是构造多因素逻辑架构，分形和多维向量方法是其中常用的方法。分形架构中着重考虑了节理的密度以及迹长等因素的影响，将节理的每个属性转换为特征向量的一个分量。但是，现有的多因素判别方法只是独立考虑了节理的多个属性，而没有考虑不同属性之间的耦合关系，独立的考虑各个属性会降低均质区划分的准确性。

发明内容

根据上述技术问题，而提供一种改进列联表法的岩体均质区划分方法，发明内容如下：

一种改进列联表法的岩体均质区划分方法，包括：

分别记录的两个区域的节理的产状、迹长数据，所述产状包括倾向和倾角；

改进施密特图建立新坐标系：所述施密特图为半球面在水平面的投影，投影包括中心圆和以所述中心圆为圆心的多个圆环；多个所述圆环和所述中心圆以半径由小至大的方式代表多个倾角带；每个倾角带内代表节理的倾角范围；每个所述倾角带内均等划分为多个倾向块；每个所述倾向块代表节理的倾向范围；在施密特图上增加轴向垂直于所述施密特图的迹长坐标轴，且迹长坐标轴用于显示迹长；所述迹长坐标轴按照迹长划分为n个迹长范围区间；预先将节理的最大迹线长度设为单位长度显示在迹长坐标轴上，再将此单位长度通过n值划分为n个区间，将每个节理的迹线长度以百分比的形式显示在迹长坐标轴上，百分比是由每个节理的迹长除以最大迹长计算得到的，不同迹线长度的节理根据百分比的大小落入不同的区间当中。n根据岩体的特定情况进行调整，n值与接受均质区划分的区域范围呈正相关。所述倾向块、所述倾角带和所述迹长范围区间的交集构成胞元；

进一步地，分为三个倾角带，内圈的倾角带的倾角大于等于0度，小于28.1度；中间环的倾角带的倾角大于等于28.1度，小于59度；外圈环的倾角带的倾角大于等于59度，小于等于90度；所述内圈的倾角带按照顺时针等分为四个倾向块；所述中间换的倾角带按照顺时针等分为12个倾向块；所述外圈的倾角带按照顺时针等分为18个倾向块。共34个倾向块，胞元数为34n。