用单钻孔资料和岩层面复平求构造面（线）倾斜的简便方法

采用改进的数学公式在可编38步程序的电算器上编制一对程序,就能又快又准地用单钻孔资料求岩层倾斜、求岩层复平后其他构造面(线)倾斜、求面线间夹角、求岩层厚度、求地层断距等.     

根据两钻孔资料推断地下岩层产状

本文阐述了根据两个钻孔资料,采用形数结合的图解法,推断地下岩层的产状;经验证这种方法具有直观及便于量度的优点,并能提高地质工作效益.     

简单产状刻度器

从美国引进的QLP/QLM—4582小径岩层产状仪是三臂式的小径仪器。仪器的上部是测量H_x、H_y、H_z三个磁场分量与I_x、I_y两个重力分量,用以确定钻孔倾角及其倾斜方位角,仪器的这部分可用井斜仪校验台标定,仪器的下部是测量岩层倾角用,测量三个高程差的微聚焦电极系安装在互成120°角的带推靠的三个井径臂端,其各中心电极为10mm×10mm的矩形。电极的岩层分辨率为10mm。在孔径为100mm的钻孔中,岩层缓倾斜时的倾角分辨率为5°42′,该部分的标定比较麻烦。为此1986年研制了简易产状刻度器,经过试验取得了一定效果,现介绍如下:     

用古地磁方法确定隐伏岩层产状的尝试

受现代地磁场磁化所产生的岩石样品中的剩磁,其方向与现代地磁场一致,测定并分解出岩样中的现代地磁场剩磁分量就可以确定岩石样品的产状。以安徽五河荣渡金矿为例进行了尝试,并据此建立了荣渡金矿区基岐构造和控矿构造格架,其结果与区域构造相协调,由此确立的荣渡金矿受南北向断裂控制的认识已被后来的找矿工作所初步验证。     

用单钻孔资料和岩层复平求面理倾斜的通用公式探讨

用改进的数学公式,便于用单钻孔资料和岩层复平求面理倾斜、求岩层厚度、求地层断距等多个课题。     

依据测井成像资料确定岩石结构面产状

在许多地下工程中,都需要确定岩石结构面的产状.笔者叙述了岩芯定向法、钻探计算法和物探测井或井内电视法三类确定岩石结构面产状的方法及其主要特点,提出了利用立体几何数学方法,依据成像测值、井斜参数确定岩石结构面产状方法,并实现计算机编程计算.理论推导和实验均表明:计算原理正确,具有方法简单、准确的特点.     

岩体结构面产状测量的钻孔摄像技术及其可靠性

针对钻孔摄像技术对结构面产状测量只限于垂直孔的现状,以钻孔孔口圆心为原点,建立空间左手直角坐标系,对倾斜孔中结构面产状的确定方法进行了详尽的阐述和推导,得出了精确的解析计算公式,并基于C#语言进行编程,开发了IDOIB软件,通过测试表明此方法及其程序的正确性.采用PVC管模拟钻孔孔壁,进行钻孔摄像技术用于结构面产状测量的可靠性试验研究,结果表明:(1)对于垂直孔,测量结果的倾向绝对误差为[-3°,4°]、倾角绝对误差为[-1.5°,1.0°],说明该技术用于垂直孔进行结构面产状测量是可靠的,能满足工程应用精度.(2)当PVC管的倾伏向为270°、倾伏角为25°时,结构面产状可靠度为0.10;倾伏向为176°、倾伏角为60°时,结构面产状可靠度为0.67.PVC管倾伏角的不同导致结构面产状可靠度的差异.(3)一般岩体工程的结构面产状测量结果应具有高等级可靠度(不小于0.8),即须在倾伏角不小于71°的钻孔内采用该技术进行测量.      

编程计算确定岩石结构面产状

许多地下工程都需要确定岩石结构面的产状。阐述了确定岩石结构面产状的两类方法:岩心定向方法和直接计算方法的主要特点。依据同种结构岩石中的3点钻孔弯曲参数(顶角、方位角),以及该3点处的岩心参数(岩心直径、高点高度),即可确定岩石的结构面产状,开发了其计算程序;论述了该程序的使用方法和程序计算原理。实测和勘探工作检验证明,采用编程计算法确定的岩石结构面产状参数准确无误,是可行的。编程计算法避免了大量繁杂的人工计算工作,可简单快速地得到计算结果;采用编程计算法得到的都是符合实际情况的单解,从而避免了经常出现的人工计算错误率高的现象。     

钻探在地灾结构面产状勘查中的应用

文中结合大安山宝地洼村的崩塌地质灾害项目,介绍了地质灾害勘查中,利用钻探工程来获取深部结构面产状数据的方法——构造等高线法。采用钻探工程数据的统计分析方法、结构面等高线的构造方式以及结构面产状数据,获取的计算过程,获得了崩塌岩体深部结构面的产状数据,进行了治理方案的设计。利用构造等高线的方法来获取结构面产状信息,不仅可以弥补野外地质罗盘单一测量的不准确性,而且还避免了因结构面出露条件较差或无出露而造成的产状数据的缺失,从而提高了地质灾害勘查的可靠程度及治理方案设计的合理性。     

基于单个钻孔孔壁电视图像确定地下岩体结构面产状的普适数学方法

岩体结构面产状是影响岩体力学性质及工程稳定性的重要地质因素.从钻孔孔壁电视平展图上可较精确地提取结构面迹线上不共线三点的相对二维坐标(d, h),再利用空间解析几何理论确定其三维空间相对坐标(x, y, z),并求得结构面法向矢量.根据钻孔孔壁与坡面及结构面产状的空间几何关系,在保持原点不变的情况下,采用空间坐标变换的方法,将三维坐标系z轴和y轴分别转化为竖直方向z′和正北地理方向y′,并确定转化后坐标系空间的结构面法向矢量.再从结构面产状的定义出发,根据结构面法向矢量与结构面倾向、倾角的相关性,建立了一个空间几何模型,通过该模型可求得任意平直坡面上任一钻孔内局部岩体结构面的产状.      

用向量法求矿脉产状

对板状似板状的矿脉,依据控制顶板（或底板）三个点的坐标,求出其所在平面的方程,该平面与水平的交线和Ｘ轴夹角即矿脉走向,平面与水平的夹角即为矿脉倾角,文末给出实例及计算程序。     

单斜构造区岩溶倾斜洞穴发育趋势与岩层产状相关性识别

通过构建岩溶倾斜洞穴发育趋势面和岩层倾向面,探讨在单斜构造区岩溶倾斜洞发育趋势与岩层产状的相关性。首先,根据洞穴探测导线长度、方向、倾角等要素,以测量初始点为原点建立空间直角坐标系,将测量空间方位角转换为平面直角坐标系中的方向角,将测量数据投影在平面直角坐标系上,运用向量加法原理求出各测点平面向量及坐标,结合各测点的相对高差,运用趋势面分析方法进行一次拟合,构建洞道空间展布平面方程;其次,根据岩层产状信息在空间坐标系中构建平面方程;最后,通过计算两平面法向量的夹角,来判断洞穴空间展布平面和岩层产状平面的重合度,同时求出两平面与同一水平面的交线所成角来判断洞穴空间展布趋势面与岩层面的倾向关系。通过实例证明,该方法用于探讨单斜构造区岩层产状对倾斜洞穴发育趋势的影响识别具有一定的实用性。      

钻探方法确定岩体结构面产状

在许多地下工程中,均需确定岩体结构面产状。文章阐述了确定岩体结构面产状的两类方法及其主要特点。岩芯定向方法需专门的仪器设备,成本较高,工序多;钻探直接计算方法,属常规方法钻探,故成本低,但需要3个钻孔测斜资料。文章提出了采用立体解析几何法,依据3点钻孔测斜资料、岩芯层面角,确定岩体结构面产状的方法。该方法分为两种情况:①3点测斜资料——钻孔顶角和方位角不完全相同情况下,3点测斜资料取自1孔、2孔或3个钻孔均可以,可以采用2个向量的数量积方法确定岩石结构面产状;①来自3孔的3点测斜资料——钻孔顶角和方位角完全相同情况下,可以采用两个向量的向量积方法确定岩石结构面产状。该方法准确,简单、成本低、适用性强。进一步完善并发展了以往确定岩石结构面产状的方法。此方法得到了很好的验证。     

孔壁钻孔图像的结构面参数提取方法研究

为了提升岩体结构面参数提取的自动化程度以及准确性,结合钻孔图像中岩体结构面的特性,开展了适用于结构面图像预处理和结构面参数提取的方法研究。首先,采用自适应中值滤波法对钻孔图像进行去噪处理,通过对梯度算子法和最大类间方差法的图像分割进行比较,提出了更适用于实际钻孔图像分割的改进方差法,即结合梯度算子与最大类间方差法;然后对分割后的图像进行Canny算子边缘检测;最后,通过多项式曲线拟合获得结构面的正弦曲线,从而计算出岩体结构面的参数——倾向、倾角和隙宽。通过将提取方法与传统的手动识别结果进行对比,其结果表明:提取方法获取的参数较为精确。从而证明了该结构面参数提取方法具有可行性和准确性,且提取效率高于传统的手动识别。     

恢复沉积构造原始产状要素的微机程序

由于构造变动,改变了沉积岩层的原始水平状态,其中的沉积构造（砾石群或斜层理）的产状也随之发生了变化。因此,恢复其原始产状,是古水流分析的一项重要环节。以往是用吴氏（吴尔福,１９０２）网投影法完成的。现在提供设计的一微机程序,以快速、准确、批量及高效等优点弥补了旧法的诸多不足,为拟创新法的尝试。     

基于改进遗传算法的岩体结构面产状聚类分析

根据产状对结构面进行分组是研究岩体结构的重要环节。传统分组方法通常需要依靠地质经验,缺乏客观性,而现有的聚类方法也存在一些缺陷。基于变长度字符串遗传算法,提出了一种改进的K均值算法,实现了岩体结构面产状的自动聚类。该方法的核心思想是使用遗传算法为K均值算法选择恰当的聚类中心,克服了K均值(K-means)算法受初始聚类中心影响,易收敛于局部最优解的缺陷。由于使用了变长度字符串,该方法能够在聚类过程中自动确定最佳结构面组数,同时提供最优的分组结果。针对产状数据,提出了一种新的变异方法,该方法利用C++语言实现,并被应用于浙江省某地下水封洞库结构面产状数据的分析,得到较为合理的分组结果,证明了该方法的有效性。