【技术实现步骤摘要】
一种基于BQ和RQDt的巷道开挖不利方位求解方法
本专利技术涉及一种基于BQ和RQDt的巷道开挖不利方位求解方法，特别的是本专利技术基于BQ指标、裂隙网络模型、广义RQD理论和圆锥曲线方程，反演计算出RQDt最佳阈值t的范围和最佳阈值t值，得到了最佳阈值t下的RQDt椭圆曲线和各向异性椭球体，得到了最佳阈值t下的巷道开挖不利方位，提供了一种基于BQ和RQDt的巷道开挖不利方位求解方法，属于巷道开挖方位领域。
技术介绍
在自然界中，各向异性无处不在。岩体表现出非常明显的各向异性，其性质随观察角度和测量方向的变化而变化。岩体各向异性变化的起源可归结于地质起源，如沉积岩中独特的层理、玄武岩中独具的天然孔洞、片麻岩中的片麻状构造和板岩中的劈理，以及贯穿这些岩体的断层等。除了固有的地质起源造成的岩体各向异性外，一些其它因素也会影响岩体的各向异性，如岩体中节理组的产状和分布形态，岩体中的节理会造成岩体的应力各向异性，影响岩体的质量。岩体的外观和质量强烈的依赖于岩体的各向异性程度，岩体的稳定性是由岩体质量所决定的。一些地质现象也已...
【技术保护点】
1.一种基于BQ和RQD
【技术特征摘要】
1.一种基于BQ和RQDt的巷道开挖不利方位求解方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)基于BQ指标的岩体质量计算，过程如下：
1.1：根据结构面参数计算岩体完整性系数，公式如下：
式中：Jv为岩体体积节理数，单位条/m3；
1.2：Jv计算公式如下：
式中：L1，L2，...，Ln为垂直于结构面测线长度；N1，N2，...，Nn为同组结构面数目；
1.3：根据岩石单轴抗压强度值和岩体完整性系数值，计算BQ值：
BQ＝90+3Rc+250Kv
式中：Rc是岩石单轴抗压强度；Kv为岩体完整性系数；
1.4：在应用BQ计算公式过程中，遵循以下条件：
当Rc＞90Kv+30时，以Rc＝90Kv+30和Kv代入计算BQ值；
当Kv＞0.04Rc+0.4时，以Kv＝0.04Rc+0.4和Rc代入计算BQ值；
1.5：根据地下水、主要软弱结构面产状和天然应力影响对BQ进行修正，修正公式如下：
[BQ]＝BQ-100(K1+K2+K3)
式中：K1为地下水影响修正系数；K2为软件结构面产状影响修正系数；K3为天然应力影响修正系数；
1.6：得到修正后的BQ岩体分级结果；
(2)岩体三维裂隙网络模型生成和剖切；
(3)RQDt各向异性图绘制；
(4)基于BQ反演的最佳阈值t求解方法；
(5)空间RQDt求解方法；
(6)巷道开挖不利方位求解方法。
2.如权利要求1所述的一种基于BQ和RQDt的巷道开挖不利方位求解方法，其特征在于，所述步骤(6)中，巷道开挖不利方位求解方法的过程如下：
6.1：平面上巷道开挖不利方位求解方法，过程如下：
6.1.1：根据RQDt椭圆曲线，求解出曲线上最大值RQDtmax和最小值RQDtmin的值；
6.1.2：求解出RQDt的各向异性比值，各向异性比计算公式如下：
式中：RQDtmax为椭圆曲线上的RQDt最大值，RQDtmin为椭圆曲线上的RQDt最小值；
6.1.3：各向异性比越大，岩体的不利方位越明显；
6.1.4：判断巷道开挖方向与RQDtmin方向的关系，当巷道轴线与RQDtmin方向一致时，对围岩稳定非常不利；当巷道轴线与RQDtmin方向垂直时，对围岩稳定有利；
6.1.5：得到巷道开挖的不利方位和最优方位；
6.2：空间上巷道开挖不利方位求解方法，过程如下：
6.2.1：根据RQDt各向异性椭球体，求解出椭球体上最大值RQDtmax和最小值RQDtmin的值；
6.2.2：求解出RQDt的空间各向异性比值，空间各向异性比计算公式如下：
式中：RQDtmax为椭球体上的RQDt最大值，RQDtmin为椭球体上的RQDt最小值；
6.2.3：各向异性比越大，岩体的不利方位越明显；
6.2.4：判断巷道开挖方向与RQDtmin方向的关系，当巷道轴线与RQDtmin方向一致时，对围岩稳定非常不利；当巷道轴线与RQDtmin方向垂直时，对围岩稳定有利；
6.2.5：得到巷道开挖的空间不利方位和最优方位。
3.如权利要求1所述的一种基于BQ和RQDt的巷道开挖不利方位求解方法，其特征在于，所述步骤(5)中，空间RQDt求解方法的过程如下：
5.1：平面RQDt求解方法
根据最佳阈值t下的36个方位的RQDt值，求解出任意角度的平面RQDt值，过程如下：
5.1.1：求解出最佳阈值t下的36个RQDt值；
5.1.2：以RQDt值沿x方向的分量RQDx作为横坐标，沿y轴方向的分量RQDy作为纵坐标，设定拟合圆锥曲线方程为：
式中：p1，p2，p3为拟合系数；
5.1.3：基于最小二乘法，应用Matlab软件编写拟合程序；
5.1.4：拟合得到RQDt的椭圆曲线；
5.1.5：通过该拟合椭圆曲线，可以得到平面上任意角度的RQDt值；
5.2：空间RQDt求解方法
根据拟合得到的RQDt椭圆曲线，求解出空间内任意方位任意角度的RQDt值，过程如下：
5.2.1：根据拟合得到的RQDt椭圆曲线，求解出椭圆的长轴所在位置；
5.2.2：以椭圆曲线的长轴作为旋转轴，利用Matlab软件编写程序，将椭圆曲线沿长轴旋转360°，得到RQDt的各向异性椭球体；
5.2.3：得到空间内任意方位任意角度的RQDt值。
4.如权利要求1所述的一种基于BQ和RQDt的巷道开挖不利方位求解方法，其特征在于，所述步骤(4)中，基于BQ反演的最佳阈值t求解方法的过程如下：
4.1：基于BQ指标反演RQDt范围
结合BQ分级计算出的岩体质量级别，查找《岩石质量指标》表，反演确定出该岩体级别下，RQDt范围值；
4.2：最佳阈值t求解方法
4.2.1：在三维裂隙网络模型上，过中心点O，以任意角度剖切三个剖面，得到三个二维裂隙网络模型，导出二维裂隙网络模型及数据；
4.2.2：针对每一个二维裂隙网络模型，设置不同的阈值t，求解出不同阈值t下的RQDt值；
4.2.3：导出不同阈值t下的RQDt值，计算出RQDt均值；
4.2.4：以阈值t为横坐标，以RQDt的均值为纵坐标，绘制RQDt随阈值t变化的散点图；
4.2.5：根据散点图，设置拟合方程，拟合RQDt随阈值t变化的曲线图；
4.2.6：将反演出的RQDt范围值，带入到拟合出的RQDt随阈值t变化的曲线图中，结合函数方程和曲线图，求解出在该RQDt范围内阈值t的范围，共得到三组阈值t的范围；
4.2.7：针对三组阈值t的范围，取其范围的交集，作为最佳阈值t的范围；
4.2.8：以最佳阈值t范围的中点值作为最佳阈值t值，得到最佳阈值t；
4.2.9：输出最佳阈值t的范围和最佳阈值t值。
5.如权利要求1所述的一种基于BQ和RQDt的巷道开挖不利方位求解方法，其特征在于，所述步骤(3)中，RQDt各向异性图绘制的过程如下：
3.1：RQDt求解计算
基于RQDt理论，确定出二维裂隙网络模型的中心点O，以每隔10°角度做射线，穿过岩体裂隙网络模型，求解出岩体36个方位的RQDt值，过程如下：
3.1.1：RQDt理论公式如下：
式中：xi表示沿某一测线方向的第i个大于给定阈值t的整段岩石或间距长度，RQD...
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