[发明专利]一种基于孔壁图像的相邻钻孔结构面连通性分析方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程与空间解析几何领域，更具体涉及一种基于孔壁图像的相邻钻孔结构面连通性分析方法，突破了以往单纯依靠人工经验识别的技术难题，提高了相邻钻孔间结构面连通性分析的工作效率，推动了孔壁图像中结构面分析技术的发展，适应于相邻钻孔间结构面的数字化描述与连通性分析。

背景技术

岩体是由岩块及分割岩块的结构面(又称不连续面)组成的地质体，结构面在空间的分布状态及组合形式构成了岩体的结构，是决定岩体工程地质特征和力学性质的关键因素。岩体内部发育的结构面，只有少部分能够在岩体天然露头面或人工开挖面等部位出露，能够被直接观测到的数量有限，更多数量的结构面分布于岩体内部难以直接观测。钻孔摄像技术的出现，为岩体内部结构面的探测提供了新的方法，它能够通过钻孔深入岩体内部，识别并计算结构面的几何参数，为结构面统计规律的研究提供更多数量、更为准确的基础数据。

然而，利用钻孔摄像获得的结构面数据与常规的地表露头获得的数据存在较大的差别，目前常用的结构面统计手段和分析方法在对钻孔内的结构面数据进行处理时存在较多的限制，其中，关于结构面延展范围的问题尤为突出。同一条结构面可能会切割两个及以上的相邻钻孔，在被切割的孔壁图像中以结构面迹线的形式显示，称为结构面的连通性。进行结构面连通性的分析有助于估算结构面的延展范围，是孔壁图像结构面数据分析的重要手段。目前，进行结构面的连通性分析主要依靠产状、位置深度以及岩体特征的相关性比对等手段进行，步骤繁琐，缺少严谨的推导过程，不利于分析方法的程序化。因此，开展新的结构面连通性分析方法具有重要的实际意义，另外，寻找针对孔壁图像中结构面的描述方法来辅助连通性分析，也是解决这个问题的关键。

于是，本发明提出了一种基于孔壁图像的相邻钻孔结构面连通性分析方法，旨在解决相邻钻孔间两两结构面是否具备连通性的问题。基于孔壁图像中结构面的产状、位置深度信息，结合钻孔的位置分布，提出了结构面特征点的描述方法，每个特征点的坐标是倾向、倾角和位置深度的综合反映，分别推导了局部坐标系和全局坐标系下特征点坐标的计算和转换公式。根据结构面与特征点坐标的一一对应关系，采用计算两两特征点之间距离的方法，初步判断两两结构面是否具备连通性，对筛选出可能具备连通性的结构面进行特征匹配再验证，最终实现相邻钻孔结构面的连通性分析。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于孔壁图像的相邻钻孔结构面连通性分析方法。该方法简单易行，利用特征点坐标综合反映结构面的多个几何参数，无需对每个参数进行逐一匹配验证，极大提高了连通性分析的工作效率和准确性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于孔壁图像的相邻钻孔结构面连通性分析方法，包括以下步骤：

步骤1、根据第一钻孔的钻孔孔壁的平面展开图获得第一结构面倾向值α₁、第一结构面倾角值β₁、第一结构面位置深度d₁；

根据第二钻孔的钻孔孔壁的平面展开图获得第二结构面倾向值α₂、第二结构面倾角值β₂、第二结构面位置深度d₂；

步骤2、设定第一局部坐标系，第一局部坐标系的原点为第一钻孔孔口中心点，X轴正向指向正东方向，Y轴正向指向正北方向，Z轴正向垂直向上；

设定第二局部坐标系，第二局部坐标系的原点为第二钻孔孔口中心点，X轴正向指向正东方向，Y轴正向指向正北方向，Z轴正向垂直向上，

通过第一结构面倾向值α₁、第一结构面倾角值β₁、第一结构面位置深度d₁获得获得第一局部坐标系下的第一结构面特征点F_1L(X_1L,Y_1L,Z_1L)；

通过第二结构面倾向值α₂、第二结构面倾角值β₂、第二结构面位置深度d₂获得获得第二局部坐标系下的第二结构面特征点F_2L(X_2L,Y_2L,Z_2L)；

步骤3、选取一点作为全局坐标系原点，全局坐标系原点的X轴正向指向正东方向，Y轴正向指向正北方向，Z轴正向垂直向上，