[发明专利]一种基于实测结构面参数的裂隙岩体渗透张量的计算方法

权利要求书

1.一种基于实测结构面参数的裂隙岩体渗透张量的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、采用GPS-RTK方法在岩石露头面上标记控制点，同时采用近景数字摄影测量技术从不同角度拍摄岩石露头面照片；

步骤2、根据标记控制点坐标定位照片上结构面迹线控制点的三维空间坐标，根据结构面迹线上控制点的聚类程度对测区进行均质区划分；

步骤3、根据结构面迹线的控制点坐标，建立待测均质区结构面迹线的三维模型；

步骤4、根据结构面迹线的三维模型，提取结构面迹长、产状和间距信息；

步骤5、对结构面迹长、产状和间距数据进行统计分析，确定各自服从的随机分布类型及参数；

步骤6、根据随机分布的类型和参数，计算待测均质区的渗透张量；

步骤7、评估渗透张量可靠性，若可靠，则输出，否则转至步骤1重新计算渗透张量；

步骤6计算待测均质区渗透张量的具体步骤为：

步骤6.1、生成结构面数组：根据随机分布类型及参数，生成测区结构面数组；

步骤6.2、建立三维管道网络模型：将测区结构面数组转换为三维管道网络模型，截取研究域或相应表征体积单元REV内的部分；

步骤6.3、计算渗透张量：应用超前迭代法计算管道节点水头，进而确定两边界面流量后计算相应的渗透张量，具体公式为：

节点水头计算式如下：

e_max＝αL^β (5)

式中：e_max是最大张开度；α、β为实测系数；C是管道的导水率；g是重力加速度值，取9.8m/s²；e_h(m)即裂隙的等效水力隙宽；w(m)是管道的宽度；ν(m²/s)是对象液体的运动粘度；L(m)是管道的长度；H_i即i节点的水头；

两边界面流量计算式如下：

Q_ij＝C_ij(H_i-H_j) (9)

式中：Q_ij为第ij根管道的流量，对应边界面流量只需将所有与边界面相连的管道的流量进行叠加即可；H_i、H_j以及C_ij分别为对应节点i、j的水头值以及两节点间管道ij的导水率；

两边界面流量求均值以后，再除以两边界面距离就得到渗透系数，将各方向的渗透系数拟合得到渗透张量。

2.根据权利要求1所述的基于实测结构面参数的裂隙岩体渗透张量的计算方法，其特征在于，步骤1通过GPS-RTK方法在岩石露头面上标记5～12个控制点，采用近景数字摄影测量从在6个及以上的不同方向上拍摄岩石露头面照片。

3.根据权利要求1所述的基于实测结构面参数的裂隙岩体渗透张量的计算方法，其特征在于，步骤2中每条结构面迹线取3个及以上控制点，所述控制点不在同一直线上。

4.根据权利要求1所述的基于实测结构面参数的裂隙岩体渗透张量的计算方法，其特征在于，步骤2还在每个均质区中删除测量值异常的结构面迹线及缓倾角结构面迹线，即倾角倾向测量值明显不靠近于其他结构面倾向倾角的结构面迹线及缓倾角小于35°的结构面迹线。

5.根据权利要求1所述的基于实测结构面参数的裂隙岩体渗透张量的计算方法，其特征在于，步骤3建立待测均质区结构面迹线的三维模型的具体过程为：

步骤3.1、选择基于Delaunay三角化算法的不规则三角网TIN模型模拟待测均质区的岩石露头面；

步骤3.2、以矩形网格在TIN模型上进行插值，得到矩形网格地形曲面；

步骤3.3、将矩形网格地形曲面与迹线三维空间坐标叠加，建立迹线三维模型。