一种研究岩体孔隙及裂隙结构与座逾渗特征的方法及装置

摘要

本发明涉及的是一种研究岩体孔隙及裂隙结构与座逾渗特征的方法及装置，其中的装置包括岩心实验装置、操作台、图像放大装置与透射镜扫描图像处理系统、岩体切割系统，岩心实验装置包括由标准岩心、岩心夹持装置组成的被测试件体，被测试件体置于滑动底座上，操作台的上表面设置有刻度尺，操作台的一侧具有支架，液压顶固定在支架的侧面，液压顶从侧面顶在岩心夹持器上，岩心夹持器从一侧将标准岩心进行夹持固定；岩体切割系统由聚焦粒子束发射头与FIB智能控制系统组成，聚焦粒子束发射头固定在标准岩心的上方。本发明实现了岩体孔隙裂隙双重介质分布特征的可视化描述，对岩体逾渗与连通的特征给予清晰的描述。

主权项

一种研究岩体孔隙及裂隙结构与座逾渗特征的方法，其特征在于：这种研究岩体孔隙及裂隙结构与座逾渗特征的方法：第一步：现场选取实验岩心，对岩心进行抛光，按照仪器规定制作成标准的岩样尺寸即标准岩心，置于岩心实验装置中；第二步：通过图像放大装置与透射镜扫描图像处理系统对标准岩心进行扫描，将扫描岩心图像传输至计算机图像处理系统中；第三步：通过岩体切割系统对实验岩心进行纵向切割扫描，并将单张切割岩体以标准图像形式传输至计算机图像处理系统中；计算机图像处理系统对单张岩心图像进行网格剖分，并进行坐标标注，标注原则为：假定岩心图像尺寸为L₀×L₀,将图像划分成边长为L×L的正方形子网格，其中任一张网格剖面的第一个网格的坐标为设定为(0,0,0)，则该剖面内任意网格的坐标为（m,n,k），m,n=1,2,…,L₀/L，k为岩体纵向上被剖开的份数，k=1,2,…,H/h，H为岩体总厚度，h为岩体纵向切割的单位步长厚度；对岩心图像进行灰度扫描，若任意网格(m,n,k)被孔隙占据，孔隙长度r<L，则该网格被赋予向量值表示为[m,n,k,1]；不考虑裂隙在网格内的弯曲，若裂隙落入网格的某一格子中，裂隙长度l满足L≤l≤L，即认为该格子为裂隙单元，该网格被赋予向量值[m,n,k,‑1]，若该网格的空间被岩石基质占据，则该网格被赋予向量值表示为[m,n,k,0]，其中m，n为任意网格点坐标；第四步：重复第三步操作，将岩体所有剖分的图像进行扫描，得到整个岩体孔裂隙与基质岩石的三维向量表示形式为：基质：；孔隙：；裂隙：；第五步：通过寻址获取连通团的特征，假设两个网格均为孔隙时是不连通的，一个裂隙单元或基质单元周围至少有一个裂隙单元或基质单元与之相连通，将孔隙单元、基质单元和裂隙单元在网格中的1，0，‑1分布按照1+1=1, 1+0=1，1+(‑1)=‑1,0+0=0,‑1+0=‑1,‑1+(‑1)=‑1的准则对孔隙和裂隙的向量值进行叠加，最后形成了孔裂隙共存的向量值表示；第六步：重复上述第五步的操作，对整个岩体中所有的裂隙网格寻址结束；第七步：对任意孔隙网格坐标(m,n,k)，按照第五步的寻址路径对整个岩体中的孔隙网格寻址，若找到与其连通的孔隙网格坐标，记录该相对坐标，若寻址网格特征为裂隙或岩石基质或与之前寻址的网格相对坐标相同则完成一次寻址过程，对所有寻址路径寻址完成，此时，整个岩体中所有孔裂隙网格寻址结束，整个岩体的孔裂隙连通情况确定；第八步：统计整个岩体的孔隙或裂隙连通团所包含的单元数量，得到最大连通团包含的网格数量F，确定岩体的逾渗概率为P=F/[(L₀/L)²×(H/h)]。