基于钻孔与通用椭圆DFN体视学关系的岩体三维裂隙密度估计

岩体内部复杂裂隙网络控制着深部岩体的变形、破坏和强度。三维裂隙密度是评估岩体强度和围岩分级的重要参数之一。本文首先基于全变量参数的椭圆裂隙模型，从体视学的角度建立了空间三维裂隙网络与钻孔的数学交切关系，通过修正钻孔直径的影响提出了岩体三维裂隙密度的准确计算方法。通过蒙特卡洛模拟验证理论正确性和适用性，进一步开展不同裂隙参数对三维裂隙密度影响的敏感性分析。除此之外，通过与常规基于圆盘模型或椭圆模型评估三维裂隙密度方法比较，发现随着钻孔直径的增加，误差呈幂函数增加，并且圆盘模型的误差比椭圆模型误差大。最终将该方法应用于铁路隧道工程中，计算获得掌子面前方岩体的三维裂隙密度，为深部岩体质量评价提供参数支撑，保障深部工程安全有效建设。