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专利号: 201911014892X
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.Fouché裂隙产状概率分布计算方法运用后残留误差的评价技术,其特征在于,包括以下步骤:S1,采用测线取样法获得实测裂隙的几何信息样本,同时,获得实测测线的几何数据,所述实测裂隙的几何信息样本包括实测裂隙的产状样本、实测裂隙的迹线长度和实测裂隙的隙宽,所述实测测线的几何数据包括实测测线的倾伏向和倾伏角、实测测线的长度;

S2,根据实测裂隙的几何信息样本和实测测线的几何数据,计算三维空间内裂隙的半径概率分布、中心点概率分布和隙宽概率分布,并采用Fouché方法计算三维空间内裂隙的产状概率分布;

S3,利用步骤S2计算得到的三维空间内裂隙的半径概率分布、中心点概率分布、隙宽概率分布和产状概率分布,通过分离裂隙网络随机模拟技术建立裂隙网络模型;

S4,在裂隙网络模型中设置与实测测线的倾伏向和倾伏角相同的虚拟测线,然后收集与虚拟测线相交的重构裂隙,并获取与虚拟测线相交的重构裂隙的产状样本,重构裂隙的产状包括重构裂隙的倾向和倾角;

S5,构造实测裂隙的产状样本与重构裂隙的产状样本的统计量,然后根据所述统计量计算双尾渐近显著性概率,所述双尾渐近显著性概率表征Fouché裂隙产状概率分布计算方法运用后的残留误差。

2.如权利要求1所述的评价技术,其特征在于,步骤S1中,获得实测裂隙的几何信息样本和实测测线的几何数据的过程为:布置野外观测岩体裂隙的实测测线,采集与实测测线相交的实测裂隙,统计实测裂隙的样本数量;利用地质罗盘测量这些实测裂隙的产状,得到实测裂隙的产状样本,实测裂隙的产状包括实测裂隙的倾向和倾角;利用皮尺或直尺测量这些实测裂隙的迹线长度;利用塞尺测量这些实测裂隙的隙宽;利用地质罗盘测量实测测线的倾伏向和倾伏角;采用皮尺或直尺测量实测测线的长度。

3.如权利要求1所述的评价技术,其特征在于,步骤S2中,采用Fouché方法计算三维空间内裂隙的产状概率分布的具体过程为:S201,绘制极射投影图,并结构网格化投影图;

S202,通过极射投影将实测裂隙的产状转换成极点,统计落入各个网格内的极点数量,同时,通过改变极点坐标的方式将落入同一网格内的所有极点变换成定义在网格中心点的极点;

S203,计算实测测线与定义在各个网格中心点的裂隙的夹角的正弦值,夹角的正弦值的计算公式为:式中, 是实测测线与定义在各个网格中心点的裂隙的夹角,α和β分别是定义在各个网格中心点的裂隙的倾向和倾角,ψ和ζ分别是实测测线的倾伏向和倾伏角;

S204,根据夹角的正弦值计算极点数量的误差补偿系数,极点数量的误差补偿系数的计算公式为:式中, 是极点数量的误差补偿系数,na是实测裂隙的样本数量, 是小于或等于 的最大整数;

S205,根据极点数量的误差补偿系数和极点数量计算极点的初始补偿数量,极点的初始补偿数量的计算公式为:式中,Pc是初始补偿数量,Po是落入某一网格的极点数量;

S206,将极点的初始补偿数量通过四舍五入取整的方法得到各个网格内极点的补偿数量;

S207,采用Fisher分布表征补偿数量的分布情况,Fisher分布参数包括平均产状和Fisher常量,平均产状为平均倾向和平均倾角,平均倾向的计算公式为:平均倾角的计算公式为:

Fisher常量的计算公式是

式中, 和 分别是三维空间内裂隙的平均倾向和平均倾角;nb为各个网格内极点的补偿数量总和;αi和βi分别是极点坐标变换后的第i个裂隙的倾向和倾角,i=1,2,3,L,nb;κ是Fisher常量。

4.如权利要求1所述的评价技术,其特征在于,步骤S2中,三维空间内裂隙的半径概率分布的计算过程为:S211,计算露头面上裂隙平均全迹长,露头面上裂隙平均全迹长的计算公式是式中,μ是露头面上裂隙平均全迹长,C1为迹线的截短值,C2为迹线的截长值,nc为长度大于截短值的迹线样本数量,nd是长度大于截短值且小于截长值的迹线样本数量;

S212,根据露头面上裂隙平均全迹长计算三维空间内裂隙的半径概率分布,三维空间内裂隙的半径概率分布的计算公式为:式中,r是三维空间内裂隙的半径,p(r)是三维空间内裂隙的半径概率分布。

5.如权利要求1所述的评价技术,其特征在于,步骤S2中,采用空间随机分布表达三维空间内裂隙的中心点概率分布,中心点概率分布参数是体密度,体密度代表单位岩体体积中包含的裂隙中心点数量,体密度的计算公式为:式中,P30是体密度;L是实测测线长度;αj和βj分别是第j个实测裂隙的倾向和倾角,j=

1,2,3,L,na;αk和βk分别是第k个实测裂隙的倾向和倾角,k=1,2,3,L,na;r是三维空间内裂隙的半径;E(r)是r的期望;na是实测裂隙的样本数量;θ是实测测线与具有平均产状的裂隙之间的夹角。

6.如权利要求5所述的评价技术,其特征在于,步骤S3中,所述裂隙网络模型由多个Baecher空白圆柱体错交而成,每个圆柱体由4个几何基本要素构成,所述4个几何基本要素为圆柱体中心点位置、圆柱体半径或直径、圆柱体高度、圆柱体产状,所述圆柱体中心点位置由三维坐标的横坐标、纵坐标、竖坐标表征;所述圆柱体高度为隙宽;所述圆柱体产状由倾向和倾角表征;所述裂隙网络模型的建立过程为:S301,假设建立的模拟岩体的体积为V,计算模拟岩体中裂隙的数量,模拟岩体中裂隙的数量的计算公式为:N=V·P30

式中,N为模拟岩体中裂隙的数量;

S302,假设圆柱体中心点位置、圆柱体半径或直径、圆柱体高度、圆柱体产状相互独立,根据计算得到的三维空间内裂隙的产状概率分布、半径概率分布、中心点概率分布和隙宽概率分布,采用Monte Carlo伪随机数生成方法产生服从4个几何基本要素概率分布的随机数,4个几何基本要素需生成的随机数数量均为N,即N个横坐标值、N个纵坐标值、N个竖坐标值、N个半径或直径值、N个圆柱体高度值、N个产状值;

S303,获取4个几何基本要素的随机数组成N个裂隙,这些裂隙在空间上组合在一起构成了裂隙网络模型。

7.如权利要求1所述的评价技术,其特征在于,步骤S5中,采用双变量两样本Kolmogorov-Smirnov检验构造实测裂隙的产状样本与重构裂隙的产状样本的Kolmogorov-Smirnov统计量,然后根据Kolmogorov-Smirnov统计量计算双尾渐近显著性概率,双尾渐近显著性概率的计算过程为:S501,假设实测裂隙的产状样本与重构裂隙的产状样本为 构造

4对累积概率函数

式中,#代表数量, 和 分别是第m个实测裂隙的倾向和倾角, 和 分别是第m个重构裂隙的倾向和倾角,na是实测裂隙的样本数量,重构裂隙的样本数量与实测裂隙的样本数量相等;

S502,令 和 分别指代

合集的倾向数据集和倾角数据集,其中,ne=2na。

根据上述4对累积概率函数,构造Kolmogorov-Smirnov统计量,Kolmogorov-Smirnov统计量的计算公式为:式中,D为Kolmogorov-Smirnov统计量;

S503,根据Kolmogorov-Smirnov统计量计算双尾渐近显著性概率,双尾渐近显著性概率的计算公式为式中,p为双尾渐近显著性概率,双尾渐近显著性概率的范围是0~1,双尾渐近显著性概率越大指示实测裂隙的产状样本与重构裂隙的产状样本的统计差别越小,说明Fouché方法运用后残留误差越小。

8.如权利要求7所述的评价技术,其特征在于,根据双尾渐近显著性概率的数值大小,按照自定义准则对残留误差进行分级,自定义准则为:p≤0.05说明残留误差为极高残留误差;0.05

p>0.95说明残留误差为极低残留误差。