基于钻孔摄像技术的岩体完整性评价方法
一种基于钻孔摄像技术和渗透率测试系统的岩体节理贯通性确定方法
专利名称：一种基于钻孔摄像技术和渗透率测试系统的岩体节理贯通性确定方法
专利类型：发明专利
发明人：苗海周,赵杰,李彦军,张红鸟,王攀峰,宋剑,窦高伟,鱼红柳,孙燕妮,闫超,王红丽
申请号：CN202011336982.3
申请日：20201125
公开号：CN112345526A
公开日：
20210209
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种基于钻孔摄像技术和渗透率测试系统的岩体节理贯通性确定方法，包括以下步骤：在待测岩体表面，钻取两个平行相邻的水平钻孔；通过三维数字摄影系统观测两个钻孔内部的节理裂隙发育情况；选取钻孔内一个无节理，发育完整的区域，利用渗透率测试方法进行渗透率测试，得到渗透率k；利用渗透率测试方法分别测试剩余n个区域，得到渗透率k；k与k比值为区域贯通值；区域贯通值与节理条数的比值为节理贯通值。
实现更加客观准确计算岩体内部不同区域的节理贯通性。
申请人：山西潞安环保能源开发股份有限公司常村煤矿
地址：046102 山西省长治市屯留潞安常村煤矿
国籍：CN
代理机构：太原华弈知识产权代理事务所
代理人：郭培培
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钻孔综合测试在判别岩体完整程度上的应用
KV
第 1 段 5 059 5 391 4 623 0.71
第 2 段 5 574 5 750 5 364 0.86
PDC钻头钻井过程中的岩性描述归位
PDC钻头钻井过程中的岩性描述归位PDC钻头钻井过程中的岩性描述归位包括对钻屑、岩心和录井数据进行分析和解释，以确定岩石的组成、成分和性质。
这些信息对于合理评价和解释地层结构、地层属性和储层特征至关重要。
钻屑是钻井过程中产生的岩石碎屑颗粒。
通过对钻屑进行观察和分析，可以推断出岩石的类型、颗粒大小、组合以及可能的成因。
岩屑的形状、颜色、含矿物质的特征和含油气的特征等都可以通过显微观察和光学显微镜分析来确定。
岩心是通过钻井操作中获取的实际岩石样品。
岩心的获取通常是通过旋转钻头切割岩层并将样品带回井口。
岩心样品是研究岩石组成和结构的最重要依据之一。
通过对岩心进行物理性质测试、岩石薄片观测和特殊测试，可以确定岩石的性质、岩相以及可能的油气储集情况。
录井数据是通过使用各种仪器在井中进行测量和记录的数据。
这些数据包括地层电阻率、自然伽玛辐射值、声波速度、密度等各种物理性质的测量。
录井数据的解释可以提供更详细的地层信息，包括岩石成分、大小、渗透性、孔隙度以及含水、含油气的程度。
在钻井过程中，通过综合分析钻屑、岩心和录井数据，可以确定各个岩层的岩性描述归位，包括岩性类型、岩层的厚度、空间分布以及可能的流体含量。
这些信息对于油气勘探评价、储层预测和开发决策具有重要意义。
岩性描述归位的方法包括：2. 岩心描述：对获得的岩心进行详细的观察和描述，包括岩石颜色、质地、结构、矿物成分等特征。
岩心的取样和描述通常是在钻井过程中进行的，需要对岩心进行物理性质测试和岩石薄片观察等方法来精确确定岩性。
3. 录井数据解释：通过对录井数据的分析和解释，包括地层电阻率、自然伽玛辐射值、声波速度、密度等测量结果，来确定岩性。
通过与已知岩性的对比和归纳，可以将录井数据转化为具体的岩性描述。
4. 综合分析：将钻屑、岩心和录井数据进行综合分析，包括对各种数据的对比和协调，来确定岩性描述归位。
通过建立地层模型，将不同的解释结果进行匹配和验证，最终得出地层的岩性描述。
PDC钻头钻井过程中的岩性描述归位
PDC钻头钻井过程中的岩性描述归位PDC钻头在钻井过程中，岩性描述是非常重要的一个环节。
岩性描述是根据打出的岩心样品所包含的物质成分和结构特征来描述钻孔周围岩石的性质和特征的过程。
这个过程可以通过观察岩心及热化学方法等手段来完成。
岩性描述的目的是为了确定岩石的物理性质、力学性质和工程特性，以便科学合理地选择钻井工艺和相应的钻井工具，从而提高钻井效率和成功率。
PDC钻头在钻井过程中的岩性描述可以归为以下几个方面。
一、钻头钻入地层的情况钻头钻入地层后，通过观察钻屑和岩心的结构、组成和颜色等，可以了解钻头执行的是什么类型的岩石。
还可以通过岩心中的矿物形态、晶体结构、风化程度、孔隙度等来推测岩石的性质和特征。
二、刀具的磨损情况在钻井过程中，由于地质条件的复杂性和强度的不同，PDC钻头容易受到严重的磨损，这是影响钻井效率和成功率的重要因素之一。
岩性描述中，需要对刀具的磨损情况进行观察和分析，根据磨损的情况和特征，可以了解岩石的力学性质和强度，进而调整钻井工艺和钻头形式，提高钻井效率和成功率。
三、岩石的节理、裂隙和变形特征岩石的节理是指天然或人为形成的岩石中沿某一或数个固定方向划分出的面状或线状的分界面。
裂隙是指岩石中已有的或形成中的破裂面或空隙。
岩石的变形特征指岩石受到力的作用形成的各种形态的变形。
这些特征对钻头的选择和使用、钻井工艺的制定以及钻井中的排矿排桶等都会产生影响。
四、岩石的含水量和渗透率岩石的含水量和渗透性是衡量岩石工程特性的重要指标。
通过对岩心样品中空隙的分布和孔隙度的测量，可以大致计算出岩石的孔隙度和渗透率。
同时，还可以根据岩心样品中矿物质和结构的分布情况来判断岩石的含水量和渗透率。
钻芯法与孔内摄像技术结合判定桩身完整性实例
钻芯法与孔内摄像技术结合判定桩身完整性实例樊永强【摘要】：现阶段，随着社会经济水平的发展和各项技术的进步，对于工程建筑在质量、安全、外观等各个方面提出了新的要求。
而对于整个建筑工程来说，地基桩是工程施工中的最为基础的要素，它的质量直接关系着工程的质量。
因此，对于地基检测以及工程桩检测工作就变得十分重要，而钻芯法和孔内摄像技术则可以有效地对地基和工程桩进行检测。
文章简单介绍了孔内摄像技术及钻芯法的工作原理，结合两种工程技术，为工程基桩检测质量的评价提供更加准确的依据。
【关键词】：地基检测；工程桩检测；钻芯法检测随着现代建筑工程行业的快速发展，桩基在工程检测过程中的应用范围也越来越广，在施工过程中，怎样分析和评价桩身的完整性，通过什么样的方法来进行检测，能够达到检测效果准确度较高，是目前行业内关注的首要问题。
基桩的检测，可以分为承载力检测和桩身完整性检测，其中桩身完整性检测是为了发现一些可能会影响桩基承载力的问题和缺陷，从而保障桩基的耐久程度，其最终目标是为了排除工程中的安全隐患，保证工程的质量和安全性。
因此，在基桩质量检测过程中，桩身完整项检测十分重要，文章通过孔内摄像技术和钻芯法对于桩身完整性进行了检测，确保了工程桩的质量，为整个工程的质量提供了参考依据[1]。
1钻芯法的基本概述钻芯法是借助专门的钻机设备，在工程基桩桩身钻取混凝土芯样并且再钻取工程基桩底部有一定深度的岩土层芯样，借此检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩身缺陷及其位置、桩底沉渣厚度，判定或鉴别桩底持力层岩土性状、判定桩身完整性类别。
该检测方法具有检测结果科学效果比较直观可靠，容易辨别等优点，是当前工程基桩完整性检测的普遍性方法。
但是，在在当前工程检测过程中，钻芯法会由于其自身的特点及技术水平的限制使得检测结果出现存在争议的现象，如，由于机械设备造成的桩身芯样破损导致无法正常反映出检测结果的准确性；无法对水平方向的裂缝进行精确有效的判断；对工程基桩底部沉渣的精确厚度等存在争议。
基于水平钻孔影像解译岩体结构面的方法
西北水电•2020年•第S2期37文章编号：1006—2610(2020)S2—0037—03基于水平钻孔影像解译岩体结构面的方法陈卫东，李树武，巨广宏,岳军民(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，西安710065)摘要:基于水平钻孔影像，根据岩体结构面的出露迹线确定其立体分布位置,并通过本文提出的计算方法，求出结构面产状和宽度，形成了一套完整、可靠的水平钻孔岩体结构面解译方法。
关键词:钻孔摄像;水平钻孔；解译方法；结构面产状中图分类号:TQ571.7；TV223.1文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-2610.2020.S2.008 Method of Interpreting Rock Mass Discontinuity Based on Horizontal Borehole ImageCHEN Weidong,LI Shuwu,JU Guanghong,YUE Junmin(PowerChina Northwest Engineering Corporation Limited,Xi'an710065,China)Abstract:Based on the horizontal borehole images,the three-dimensional distribution position of the discontinuity of the rock mass is determined according to the exposed traces of the rock mass discontinuity,and through the calculation method proposed in this paper,the occurrence and width of the discontinuity are obtained by the analytical solution,developing a complete set of reliable interpretation method of horizontal borehole image for rock mass discontinuity.Key words:borehole camera；horizontal borehole；interpretation method；discontinuity occurrence0前言近些年,随着摄像技术的提高，数字钻孔摄像技术在垂直钻孔中的应用越来越多,但受硬件和计算方法限制，其在水平钻孔使用很少，本文欲根据图像特征,探讨基于水平钻孔影像的岩体结构面倾角、倾向、走向及宽度计算方法。
水平井PDC钻头条件下现场岩性识别方法探讨
水平井PDC钻头条件下现场岩性识别方法探讨摘要：PDC（（金刚石复合片））钻头钻井在提高钻井速度降低钻井成本、增加经济效益的同时，也给岩屑录井中岩性、油气层判别等带来诸多困难，同时受水平井固有的特点，现场岩屑录井岩性识别困难重重。
经过现场探索，并结合其他录井公司在这方面的实践经验，针对PDC钻头钻井岩屑细碎呈粉末状从而给岩屑岩性识别岩石定名带来的难题，本文立足现场技术条件下，讨论了如何准确有效地识别水平井PDC钻头条件下的岩性。
关键词：PDC钻头岩性钻时气测水平井录井一、引言随着油田勘探程度的不断加深，勘探对象由简单构造变为复杂断块构造，油田开发中后期，主要油区含水量上升，开发难度大、成本高，加之好多地区（包括深层地层）岩性致密，储层薄、夹层多，等等，想有效解决这些难题，最好的办法应该是钻水平井或大位移井。
PDC钻头技术创新所带来的高钻速、高时效，有利于降低钻井总成本、增加经济效益，同时在生产大提速的形势下，在水平井水平段尝试使用PDC钻头钻井作业。
由于PDC钻头是利用低钻压、高转速的切削原理破碎地层，该钻头是一种镶齿结构，牙齿细小，其产生的岩屑相应也非常细碎，这就为现场岩屑的清洗和岩性识别带来了一定的难度，如何识别PDC钻头条件下的岩屑，并准确的进行岩性定名，已成为现场急待解决的难题。
同时受水平井固有的特点和钻井新工艺的影响，钻井岩屑变得十分细小，甚至呈粉末状，加上被钻头破碎的岩屑在井底返出井口的过程中，不断受到钻头与井壁、套管壁的碰撞、研磨而多次破碎，岩石变得更加细小，特别是螺杆驱动的反复研磨使细小的岩屑呈粉末状悬浮在环空，这些因素的综合作用使录井中的岩屑细小，甚至成粉末状，进而增加了岩屑描述的难度，直接影响了岩屑描述的准确性，油气显示落实和归位难度增加，钻时不能准确反映地层岩性和物性，所有这些因素都会在降低录井资料的采集品质、岩性剖面和油气层符合率的同时，削弱现场录井对钻井施工的地质导向作用。
岩体完整性的含义及测量技术
岩体完整性的含义及测量技术1 引言岩体基本质量是岩体所固有的，影响工程岩体稳定性的最基本属性。
因此岩体基本质量评价与分级一直是勘察、设计、施工及科研人员共同关注的重要课题。
而岩体基本质量的优劣取决于构成岩体结构特性的内在因素，而岩体完整性是起控制性作用的因素之一。
岩体完整性是指岩体内以裂隙为主的各类地质界面的发育程度，是岩体结构的综合反映，取决于结构面切割程度、结构体大小以及块体间结合状态等因素，是岩体工程中采用的概括性指标。
因此，如何既科学又方便地评价工程岩体的完整性对岩石工程建设意义十分重大。
2 岩体完整程度评价岩体的完整性，即岩体在遭受构造运动和浅表生改造后的完整程度。
岩体的完整性有两层含义: 第1 层含义是几何(宏观形态) 完整性，即从结构面发育程度出发来衡量的、肉眼可以看到的岩体完整程度，表征的指标有裂隙间距D、岩体体积节理数J v 、岩石质量指标RQD；第2 层含义是力学(工程) 完整性(似完整性) ，即撇开肉眼的完整性判断，从岩体满足工程荷载的力学需求的角度来评价的岩体完整性，表征的指标主要有岩体体积节理数J v、岩体完整性系数Kv 等。
岩体完整程度采用定性划分和定量指标两种方法确定。
2.1定性评价定性评价标准就是根据岩体的几何宏观形态，从结构面发育程度出发来衡量岩体的完整性。
根据国标GB50218-94及其条文说明按照表1对岩体整体性进行定性划分。
表1 岩体完整程度定性划分注：平均间距指主要结构面（1～2组）间距的平均值。
2.2定量评价目前国内外用以表征岩体完整性的指标较多，获取这些指标的方法主要有3 类；①弹性波测试法，基于此法的评价指标有岩体完整性指数K v 等；②岩芯钻探法，基于该法的评价指标有岩石质量指标RQD 、单位岩芯裂隙数等；③结构面统计法，基于此法的评价指标有岩体体积节理数J v 、平均节理间距d p 等。
这些评价方法各有优缺，且多数评价指标仅是从某一侧面反映了岩体的完整程度。
钻孔成像及声波测试在岩体质量评价中的应用
钻孔成像及声波测试在岩体质量评价中的应用下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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眼前山铁矿岩体完整性评价方法
眼前山铁 矿 始 建 于 １９６０ 年, 起 初 采 取 的 是 露 天 开 采,
数字钻孔摄像技术有效地结合了计算机应用技术、视 频技术、数字技术以及电子技术于一身,其最主要的创新 点在于将全景图像技术和数字技术有机的结合在一起.全 景技术的核心是蕴含有三维信息的全景图像,它全方位地 把钻孔孔壁转换成 平 面 图 像[２]. 数 字 化 技 术 将 全 景 图 像 处 理成各种连续并且静止的数字图像,方便地质人员更加真 实精准测量和统计分析图像上面的地质信息和其他岩石特 征.钻孔摄像不仅可把获取到的孔壁内部全景情况,转换 成数字化的钻孔岩芯三维图像,还可有效地协助地质人员 进行计算机统计、分析和处理.总而言之,该技术在确定 结构面产状、形成平面图像和三维图像以及计算机统计分 析 等 表 现 出 的 优 越 性 , 是 其 它 传 统 方 法 无 法 相 比 的 [３].
１ 矿 区 概 况
眼前山铁矿地处于辽宁鞍山铁东区的复向斜北部胡家 庙子向斜东南翼,距离鞍山市中心２２km.矿区内出露 的 地 层主要以分布最广泛的鞍山群变质岩为主,以及辽河群底 层和第四系地层.鞍山群变质岩主要由磁铁石英岩、千枚 岩组成;辽河群主要由云母千枚岩组成;第四系表土层主 要是由堆积和冲积物为主.
收 稿 日 期 :２０１８－０４－１８ 基金项目:国家科技支撑计划课题 (２１５BAB１５B０１). 作者简介:秦丽杰 (１９７３－),女 (汉族),山东梁山人,辽宁省冶 金 地 质 勘 查 局 ４０２ 队 工 程 师 .
工程地质勘察中岩体质量评价方法与应用研究
工程地质勘察中岩体质量评价方法与应用研究哎呀，说起工程地质勘察中的岩体质量评价方法与应用研究，这可真是个让人又爱又恨的课题！咱先来说说为啥要研究这个。
有一次我去一个工地，那是要建一座大型的桥梁。
在施工前，必须得对周边的岩体进行详细的勘察和质量评价。
我就跟着勘察队去了，当时那场面，各种仪器设备，看起来老专业了。
咱接着说这评价方法。
首先就是地质测绘法，就像给岩体拍个全身照，把它的外貌、形态、结构啥的都记录下来。
比如说，看到岩体表面有明显的裂缝，就像人的脸上有了皱纹，这可能就是个不好的信号。
然后是钻探法，这个就像是给岩体做个“穿刺检查”。
钻个孔下去，取出岩芯，看看岩体内部的情况。
有一回，钻出来的岩芯破碎得厉害，大家的脸色都不太好，心里都在嘀咕这岩体质量怕是不太妙。
还有物探法，通过声波、电磁波等手段来探测岩体内部的情况。
这就有点像给岩体做“B 超”，能发现一些隐藏的问题。
再说说这些方法的应用。
在修建隧道的时候，如果对岩体质量评价不准确，那可就麻烦大了。
比如说，本来以为岩体很坚固，结果挖着挖着出现了塌方，这不仅耽误工期，还可能危及施工人员的生命安全。
另外，在水库大坝的建设中，岩体质量更是至关重要。
如果大坝建在质量不好的岩体上，万一出现渗漏甚至垮坝，那后果简直不堪设想。
对了，还有个很有趣的例子。
有个小山坡要开发成旅游景点，需要建一些观光步道和观景台。
在勘察岩体质量的时候，发现有一块区域的岩体虽然表面看起来还行，但内部结构比较松散。
要是在这建观景台，游客多了可能会出问题。
最后经过重新规划，避开了这个区域。
总之，工程地质勘察中的岩体质量评价方法可不是纸上谈兵，那是实实在在关系到工程的安全和成败。
我们得不断地研究、改进这些方法，让它们更准确、更实用，为咱们的各种工程建设保驾护航！怎么样，这回您对工程地质勘察中岩体质量评价方法与应用研究是不是有了更清楚的认识啦？。
基于声波钻孔测试技术的岩体完整性分析
基于声波钻孔测试技术的岩体完整性分析原野;王志修;于世波【摘要】岩体完整性对井下岩体变形及巷道失稳破坏起着重要作用,其准确分析对开采设计、支护治理具有重要意义.针对井下矿山的特点,利用声波钻孔测试技术对现场钻孔进行声波测试,与室内实验室岩石的声波测试结果对比,对某铁矿的岩体完整性做出评价.研究表明:声波钻孔测试技术实际应用效果良好,可以对钻孔所揭露的岩体完整性进行定量分析,其声波测试结果较为准确的确定了研究范围内的岩体完整性系数,为矿山设计提供依据,可为类似矿山提供借鉴.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2019(028)0z1【总页数】3页(P85-87)【关键词】岩体完整性;声波;钻孔【作者】原野;王志修;于世波【作者单位】北京矿冶科技集团有限公司,北京 100160;国家金属矿绿色开采国际联合研究中心,北京 102628;金属矿山智能开采技术北京市重点实验室,北京102628;北京矿冶科技集团有限公司,北京 100160;国家金属矿绿色开采国际联合研究中心,北京 102628;金属矿山智能开采技术北京市重点实验室,北京 102628;北京矿冶科技集团有限公司,北京 100160;国家金属矿绿色开采国际联合研究中心,北京 102628;金属矿山智能开采技术北京市重点实验室,北京 102628;北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TU4570 引言岩体基本质量取决于构成岩体结构特征的多个因素，而岩体完整性在各影响因素中起决定性作用。
岩体完整性与强度无关，反映了岩体内部裂隙等地质界面的发育程度，是岩体结构的综合反映，取决于结构面切割程度、结构体大小以及块体间结合状态等因素，是岩体工程中采用的概括性指标[1-4]。
目前，国内外用以评价岩体完整性的方法很多，但都有一些局限性[5-8]。
岩石质量指标RQD法应用最为广泛，但该方法受钻探工程的岩芯质量影响较大，对准确性难以保证；岩体体积节理数JV、平均间距dp法的工作原理决定了不能真实反映岩体内部的实际情况。
深部岩体完整性的评价方法[发明专利]
![深部岩体完整性的评价方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0ef47b219ec3d5bbfc0a74dc.png)
专利名称：深部岩体完整性的评价方法
专利类型：发明专利
发明人：郭浩森,罗文俊,周双喜,于洋,董晶亮,李浩申请号：CN201910856342.6
申请日：20190911
公开号：CN110555281A
公开日：
20191210
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种深部岩体完整性的评价方法。
该深部岩体完整性的评价方法包括步骤：对岩体进行钻孔摄像测试，获取待评价段岩体内无宏观裂隙的岩体段分别在5个连续的长度区间内的分布；根据如下公式计算得到所述待评价段岩体的评价岩体完整性系数：其中，RMIBT为评价岩体完整性系数；L为待评价段岩体的长度；l为待评价段岩体内无宏观裂隙的岩体段的长度在第i个长度区间内的长度之和，i＝1～5；a为第i个长度区间的权重系数。
上述深部岩体完整性的评价方法，利用钻孔摄像测试对岩体进行测试，可以直观地反应孔内的地质特征，不受饼化及结构面组合等因素的影响，使得更加适应对深部岩体完整性的评价。
申请人：华东交通大学
地址：330000 江西省南昌市郊区双港路
国籍：CN
代理机构：广州华进联合专利商标代理有限公司
代理人：刘佩
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摘
要：通过钻孔摄像技术获取岩体的结构特性，提出一种评价岩体完整性的新方法——RMDI 法，并应用于开滦煤矿唐山
矿区数字钻孔摄像工程地质勘测中的离层孔。结果表明： （1）高精度的钻孔图像能为岩体完整性评价提供可靠的结果； （2） DIDF 能反映钻孔壁岩体完整程度的轴向分布状况； （3）RMDI 法用于评价岩体完整性是可行的； （4）RMDI 法能实现全孔 段或局部孔段的岩体完整性评价，完成对岩体不同完整段的位置搜索。 关 键 词：钻孔摄像技术；岩体完整性；密度函数；完整性指数 文献标识码：A 中图分类号：TU 459+.9
型和非破碎型。 破碎型以张开、 疏松和破碎为特征， 而非破碎型则以闭合和完整为特征。张开和闭合是 用一个量值来区分的，即钻孔图像的分辨率。小于 该量值的特征在钻孔图像上往往很难被发现， 因此， 定义为闭合。反之，则定义为张开。疏松和破碎在 图像上只反映破碎型特征的量级变化，但在实际钻 孔中疏松反映的是岩体的非致密性，如导致岩体强 度降低的风化、变质等；而破碎反映的是各种构造 运动或其他力学因素导致的结果，如众多结构面切 割岩体呈碎块状等。在确定岩体地质结构方面，数 字钻孔摄像技术从结构的识别、信息的提取、数据 库的建立等方面都实现了计算机处理，使密度函数 （DIDF）建立过程计算机化和自动化。 完整性指数密度函数（DIDF）是一个沿钻孔轴 向变化的单变量函数，用 f(z)表示，其中 z 为深度。 表达式为
表 1 岩体块度大小及相应的尺寸效应系数 α[9－12] Table 1 Rock mass size and corresponding size effect coefficients
结构类型 规范 整体状 岩土工程勘察规范 GB50021－2001 铁路工程地质技术规范 TBJ12－85 工程地质调查规范 ZBJ14003－89 水利水电工程地质勘察规 GB50287－2006 ISO/TC182/SC/WGI 对应 α 的块度尺寸 岩体完整性块度尺寸效应系数 α >1.0 m 1.0 >1.0 m >1.0 m >1.0 m >1.0 m 块状 >1.0m >0.4～1.0 m >0.4 m 0.5～1.0 m 0.5～1.0 m >0.6 m 0.6～1.0 m 0.8 层状 0.4～1.0 m 0.2～0.4 m <0.4 m 0.3～0.5 m 0.3～0.5 m 0.2～0.6 m 0.3～0.6 m 0.5 0.1～0.3 m 0.2 碎裂状 0.2～0.4 m ≤0.2 m <0.2 m <0.3 m 0.1～0.3 m <0.2 m <0.1 m 0.1 <0.1 m 散体状
1 引 言
长期以来，钻孔岩芯测定方法是各类岩土工程 中广泛被采用的探测岩体结构完整性不可缺少的重 要手段之一，在工程基础勘察方面发挥了巨大的作 用，为工程的设计和施工提供了第一手地质资料。 然而，由于地质条件的特殊性和复杂性，如软弱或 破碎岩体、溶洞、断层和破碎带等，以及钻探技术 的局限性， 如机械扰动导致的低取芯率或 0 取芯率， 往往使这种方法失去了其准确性，有时甚至可能导 致错误的结果。数字钻孔摄像系统
集电子技
术、 视频技术、 数字技术和计算机应用技术于一体， 摆脱了上述制约，解决了钻孔内工程地质信息采集
收稿日期：2009-09-10 第一作者简介：王川婴，男，1962 年生，博导，研究员，主要从事钻孔摄像技术和数字岩土方面的研究工作。Email: chywang@
第4期
王川婴等：基于钻孔摄像技术的岩体完整性评价方法
[1－2, 7]
的完整性和准确性问题。 对构造岩体进行准确探查，并进行岩体完整度 的评价，是当前工程勘测中需要进行的基础性工作 之一。到目前为止，国内外学者对工程岩体完整性 的评价方法提出了很多， 主要有岩体质量指标 RQD 法、岩体龟裂系数 Kv 法等[3
－6,
8]
。由于工程造价和
实践操作等方面，由美国人 Deere 提出的岩体质量 指标 RQD 法应用最广，得到了各国工程师的广泛 认同和实际应用，但 RQD 法存在的问题，也在工 程师的不断应用中得到重新认识。针对 RQD 法存 在的不足，以钻孔摄像技术为依托，提出一种评价 岩体完整性的新方法——RMDI 法，并应用于开滦 煤矿唐山矿区数字钻孔摄像工程地质勘测中的离层
1327
孔，获得了较好的结果。
特征；而张开的裂隙和断层破碎带则使岩体破碎， 其图像颜色、纹理变化较大，表现为破碎特征。因 此，图像中所反映的岩体特征可定义为 2 种：破碎
[1-2,7]
2 钻孔摄像技术
数字全景钻孔摄像系统 的关键是全景技术 （截头的锥面反射镜）和数字技术（数字视频和数 字图像） 的突破。 全景技术实现了 360° 钻孔孔壁的 二维表示，叠加方位信息后形成的平面图像称为全 景图像；数字技术实现了视频图像的数字化，通过 全景图像的逆变换算法，还原真实的钻孔孔壁，形 成钻孔孔壁的数字柱状图像。图 1 所示为数字钻孔 摄像技术的成像原理示意图。
Method for evaluating rock mass integrity based on borehole camera technology
WANG Chuan-ying1, HU Pei-liang1, SUN Wei-chun2
(1.Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2.Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute, State Nuclear Power Technology Corporation Ltd., Jinan 250013, China)
1328
岩
土
力
学
2010 年
f(x)
DIDF 的基础上，提出岩体完整性指数（Rock Mass Integrity Index） ，用于评价岩体的完整性。
岩体完整性指数（RMDI）是指在给定范围内 完整岩体块度所占的尺度，用百分数来表示。若给 定的深度范围为[h1, h2]，则 RMDI 可用该范围内
Abstract: By borehole camera technology, the structural characteristics of rock mass can be obtained. Further, a new method, rock mass integrity index (RMDI), is proposed to describe rock mass integrity. And this method is applied to separation strata boreholes for site investigation of the digital borehole camera project of Tangshan mining area of Kailuan coal mine. The application shows that: (1) The high resolution borehole image gives superior results for evaluating rock mass quality; (2) Integrity index density function (DIDF) can reflect rock mass integrity degree along axial distribution of boreholes well and truly; (3) The use of rock mass integrity index (RMDI) to evaluate rock mass quality is feasible, accurate and effective; (4) RMDI can be used to evaluate rock mass integrity in full or part range of boreholes, and to search for the optimal position with different integrity segment of rock mass in boreholes. Key words: borehole camera technology; rock mass integrity; intensity function; integrity index
Fig.1
图 1 数字全景钻孔成像原理示意图 Sketch of imaging principle of borehole camera system
破碎型特征 ⎧0 f (z) = ⎨ ⎩α × 1 非破碎型特征
（1）
3 完整性指数密度函数 DIDF
钻孔图像直观地反映钻孔内的地质特征，通过 对全孔地质信息的提取和存储，形成完整的信息数 据库，实现对岩体完整性的准确评价和对岩体结构 特征的综合分析。 为了建立岩体完整性指数密度函数（ Integrity Index Density Function） ，首先在钻孔图像中定义完 整与破碎的概念。岩体是各种地质结构的综合体， 图像中的完整和破碎与地质结构有着直接的关系。 例如，闭合的各类分界面对岩体的完整性产生的影 响很小，其图像颜色、纹理分布均匀，表现为完整
利用数字钻孔摄像技术确定钻孔内破碎型特 征的位置，量测其尺寸，并确定其类型。根据破碎 型特征的统计结果，定义破碎型特征处的密度函数 f ( z ) = 0 （对于充填的情况，如泥质充填，也定义 为 0，如图 2（a） ，除此之外就定义 f ( z ) = α × 1 ， 为非破碎型特征， α 视岩体块度大小而确定（见表 1） 。图 2（b）所示的为一段钻孔中完整性指数密度 函数（DIDF）的曲线。 根据完整性指数密度函数 DIDF 的定义，连续 f ( z ) = 0 或 α × 1 的区间分别代表破碎型特征 Fi 和完 整岩块 Ij，其集合表示为 FS = { Fi 连续 f ( z ) = 0的区间i = 0,1," n} IS = { I j 连续 f ( z ) ≠ 0的区间j = 0,1," m} （2）