[发明专利]一种确定裂隙岩体表征单元体积的方法

摘要

本发明涉及一种确定裂隙岩体表征单元体积的方法，包括如下步骤选取任意尺寸的实际裂隙岩体，绘制其三维数字模型；旋转该三维数字模型，使其与水平方向成不同倾角，通过3D打印制得该实际裂隙岩体不同倾角的相似材料；测定不同倾角相似材料的渗透率Ka，建立坐标轴，以不同倾角方向的值为点到原点的距离，做出一个封闭曲线；根据该封闭曲线与椭圆的相似性，定量分析裂隙岩体不同方向的渗透系数是否符合渗透张量的规律；根据定量分析结果，扩大或缩小选取的实际裂隙岩体的体积，重复上述步骤，确定该实际裂隙岩体的表征单元体积。本发明可充分模拟实际裂隙岩体，得出的REV值与实际裂隙岩体的REV差异很小，与数值方法相比，确定的岩体REV更精确。

主权项

一种确定裂隙岩体表征单元体积的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)选取任意体积的实际裂隙岩体，绘制其三维数字模型；(2)旋转该三维数字模型，使其与水平方向成不同倾角，通过3D打印制得该实际裂隙岩体不同倾角的相似材料；(3)测定不同倾角相似材料的渗透率Ka，建立坐标轴，以不同倾角方向的值为点到原点的距离，做出一个封闭曲线；(4)根据该封闭曲线与椭圆的近似度，定量分析裂隙岩体不同方向的渗透系数是否符合渗透张量的规律；其中，通过对所述封闭曲线进行函数拟合来确定其与椭圆的近似度，确定所述封闭曲线与椭圆近似度的方法包括：通过迭代法算出所述封闭曲线对应的拟合度最高的椭圆方程，然后利用该椭圆方程对曲线进行拟合，得到的拟合度即为近似度；(5)基于渗透张量性质，根据定量分析结果，扩大或缩小选取的实际裂隙岩体的体积，重复步骤(1)～(4)，确定所测实际裂隙岩体的表征单元体积；当定量分析结果为裂隙岩体不同方向的渗透系数符合渗透张量的规律时，缩小选取的实际裂隙岩体的体积，重复步骤(1)～(4)，直至裂隙岩体不同方向的渗透系数不符合渗透张量的规律，最后两次选取的实际裂隙岩体体积的平均值即为所测实际裂隙岩体的表征单元体积；当定量分析结果为裂隙岩体不同方向的渗透系数不符合渗透张量的规律时，扩大选取的实际裂隙岩体的体积，重复步骤(1)～(4)，直至裂隙岩体不同方向的渗透系数符合渗透张量的规律，最后两次选取的实际裂隙岩体体积的平均值即为所测实际裂隙岩体的表征单元体积；当选取的实际裂隙岩体的体积扩大到不合理尺寸时，裂隙岩体不同方向的渗透系数仍然不符合渗透张量的规律，说明该实际裂隙岩体的表征单元体积不存在。