【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于灌浆施工领域，具体涉及一种基于透水率的灌浆地质模型的灌浆单元施工顺序优化方法。
技术介绍
1、大坝基础的地质条件复杂，岩石中的裂隙、孔隙等容易形成漏水通道。帷幕灌浆是改善大坝基础的常用方法。浆液按照设计的浓度和压力沿廊道轴线预设的垂直钻孔渗透到岩石的裂隙和孔隙中。在坝基形成一道连续的、均匀的水力屏障，以便减少基础渗流。帷幕灌浆工程量较大，灌浆工程通常以灌浆单元为单位进行施工。灌浆单元内的灌浆孔分为：ⅰ序孔、ⅱ序孔、ⅲ序孔，灌浆单元内施工是对灌浆孔有次序地加密。但是，由于对地质条件了解的不全面，传统的灌浆单元的先后施工次序通常按照专家经验进行确定。这样缺乏科学依据，没有根据具体的灌浆单元地质情况安排施工次序。
2、灌浆地质模型是了解地质条件，优化灌浆单元施工次序的基础。传统的地质模型是依赖专家经验建立的模型。但由于地质属性固有的变异性，传统的地质模型还忽略了地质属性在空间分布的不确定性。此外，透水率是一个直接测量地下岩体对水流渗透性的参数，可以为工程师提供更直接的信息。本申请不仅将随机场法应用于灌浆工程中，还利用随机场方法建立了透水率的灌浆地质模型，考虑了透水率在空间分布的不确定性。
3、综上，现有技术主要存在的问题有：(1)灌浆地质建模方面，模型精度不高且没有考虑地质数据的不确定性；(2)灌浆单元施工次序安排方面，没有考虑灌浆单元具体地质条件。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种基于透水率的灌浆地质模型
2、本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种基于透水率的灌浆地质模型的灌浆单元施工顺序优化方法，该方法利用透水率数据建立灌浆地质模型，基于灌浆地质模型计算灌浆单元适合优先灌浆的程度，得到考虑地质条件的灌浆单元施工顺序，具体包括以下步骤：
3、步骤1：透水率数据分级：
4、根据实际工程设计标准和施工情况，将透水率数据(q)分为三个透水率等级：低透水率等级q<wmin，中透水率等级wmin≤q≤wmax，高透水率等级q>wmax；其中，wmin为中透水率等级的下限，wmax为中透水率等级的上限；定义岩体的透水率处于中透水率等级时为优先灌浆等级；
5、步骤2：结合透水率数据，利用随机场法建立灌浆地质模型：
6、步骤2.1：灌浆区域的离散及灌浆单元的划分：
7、勘探钻孔数量有限，将已知的勘探钻孔中揭示的透水率数据按上述的三个透水等级进行分级，勘探钻孔不同深度透水率不同，统计所有勘探钻孔在深度方向中属于同一透水率等级的最小长度dmin，以最小长度dmin的作为地质网格的边长尺寸；灌浆区域是沿帷幕轴线的二维区域，将灌浆区域按照确定的地质网格的边长尺寸离散成若干数量的正方形的地质网格；设定灌浆单元的长度，并将灌浆区域沿帷幕轴线按照灌浆单元的长度划分灌浆单元；
8、步骤2.2：透水率数据的分配：
9、勘探钻孔所在的位置映射到对应的地质网格，这些对应勘探钻孔所在位置的地质网格作为钻孔网格；然后将勘探钻孔在深度方向的透水率数据按照上述的三个透水等级进行分级，并判定是否是优先灌浆等级，将是否为优先灌浆等级以及对应的透水率等级分配给所属的钻孔网格；其余未知透水率等级的地质网格为非钻孔网格；
10、步骤2.3：计算地质网格空间相关性：采用随机场法建立灌浆地质模型，根据钻孔网格的透水率等级估计非钻孔网格的透水率等级；
11、计算出灌浆区域内每个地质网格可能会出现的透水率等级的概率值，对灌浆区域的每一个地质网格都进行随机抽样并记录，组合得到一个可能的透水率的灌浆地质模型；
12、步骤3：计算优先灌浆指标：
13、优先灌浆指标来表征灌浆单元适合优先灌浆的程度，统计所划分的灌浆单元中确定为优先灌浆等级的面积及其对应的概率；概率越大，指标越大，表示该灌浆单元越适合优先灌浆，作为评估灌浆单元施工先后顺序的依据；优先灌浆指标g的计算公式为：
14、
15、其中，pg是灌浆单元内包含的地质网格是优先灌浆等级的概率；e为灌浆单元内包含的地质网格是优先灌浆等级的地质网格的总数量；n为自然数，n＝1,2,3,......,e；
16、步骤4：灌浆单元施工次序：
17、通过步骤3计算出每一个灌浆单元的优先灌浆指标，然后对灌浆单元的优先灌浆指标进行比较大小，指标越大，越适合优先灌浆，从而得到灌浆单元的施工次序。
18、进一步地，所述计算地质网格空间相关性的具体过程是：
19、步骤2.3.1：确定is和it的取值：is表示平行于地层倾角的透水率等级的影响范围，it表示垂直于地层倾角的透水率等级的影响范围，地层倾角从勘探钻孔中获取；
20、is的取值规则为：(1)如果给定勘探钻孔的一侧有其他勘探钻孔分布，则该勘探钻孔is的取值为该勘探钻孔与相邻勘探钻孔距离的一半；(2)如果给定勘探钻孔的一侧无其他勘探钻孔分布，则该勘探钻孔is的值为该勘探钻孔与灌浆区域的边界的距离；
21、it的取值规则为：非钻孔网格在勘探钻孔顶部的上方或勘探钻孔底部的下方，it＝dmin；非钻孔网格在勘探钻孔深度范围内，但是非钻孔网格在勘探钻孔与相邻勘探钻孔距离的一半之外，it＝dmin；非钻孔网格在勘探钻孔深度范围内，但是非钻孔网格在勘探钻孔与相邻勘探钻孔距离的一半之内，其中，dmin为透水率等级的最小长度，ds为地质网格与给定钻孔网格间的水平距离；
22、步骤2.3.2：地质网格相关性的计算：
23、依据式(1)利用步骤2.3.1计算的is和it计算地质网格的空间相关性；
24、
25、其中，ρk(i,j)表示地质网格i(i＝1,2,3,......,a)与钻孔网格j(j＝1,2,3,......,b)是同一透水率等级k(k＝1,2,3,......,c)的空间相关性，c为透水率等级数量；a是灌浆区域离散的地质网格数量；b是钻孔网格的数量；ds和dt分别表示网格中心i和网格中心j之间的平行和垂直距离；
26、步骤2.3.3：根据式(2)计算灌浆区域每个非钻孔网格出现各透水率等级的概率；
27、
28、ρk(i)表示地质网格i(i＝1,2,3,……,a)与产生透水率等级k的所有钻孔网格j(j＝1,2,3,……,b)之间的累积空间相关性，ρ(i)表示所有透水率等级中每一种ρk(i)的累积；β(j,k)是钻孔网格j的指示函数，在钻孔网格j中观察到透水率等级k时，其值等于1.0，否则β(j,k)＝0；
29、根据以上步骤，计算出灌浆区域内每个地质网格的可能会出现的透水率的概率值pk，对灌浆区域的每一个地质网格都进行随机抽样并记录，组合得到一个可能的透水率的灌浆地质模型。
30、进一步地，所述灌浆单元的长度按照实际工程确定，取值为16m、24本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于透水率的灌浆地质模型的灌浆单元施工顺序优化方法，其特征在于，所述方法利用透水率数据建立灌浆地质模型，基于灌浆地质模型计算灌浆单元适合优先灌浆的程度，得到考虑地质条件的灌浆单元施工顺序，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于透水率的灌浆地质模型的灌浆单元施工顺序优化方法，其特征在于，所述计算地质网格空间相关性的具体过程是：
3.根据权利要求1所述的基于透水率的灌浆地质模型的灌浆单元施工顺序优化方法，其特征在于，所述灌浆单元的长度按照实际工程确定，取值为16m、24m或32m；Wmax为100Lu，Wmin为1Lu。
【技术特征摘要】
1.一种基于透水率的灌浆地质模型的灌浆单元施工顺序优化方法，其特征在于，所述方法利用透水率数据建立灌浆地质模型，基于灌浆地质模型计算灌浆单元适合优先灌浆的程度，得到考虑地质条件的灌浆单元施工顺序，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于透水率的灌浆地质模型的灌浆...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄轶淼，董润聪，李拓，马国伟，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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