申请/专利权人：中南大学;湖南创博龙智信息科技股份有限公司

申请日：2019-04-08

公开（公告）日：2022-12-30

公开（公告）号：CN110008596B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.12.30#授权;2019.08.06#实质审查的生效;2019.07.12#公开

摘要：本发明公开了一种位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法，其包括：获取等厚等强度叠层矿的矿层状态，以及叠层矿所处位置的下层介质的厚度、密度和材料属性，其中矿层状态包括材料属性、层数和一层矿的厚度；根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长；获取需测试的地表范围，并根据所述地表范围计算弧长的倍数；获取叠层矿的厚度，并计算叠层矿的储量，所述叠层矿的储量为弧长、倍数以及叠层矿的厚度三者的乘积。本发明可以简单便捷地计算出位于表层的等厚等强度叠层矿的矿产储量。

主权项：1.一种位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法，其特征在于，包括：获取等厚等强度叠层矿的矿层状态，以及叠层矿所处位置的下层介质的厚度、密度和材料属性，其中矿层状态包括材料属性、层数和一层矿的厚度；根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长；获取需测试的地表范围，并根据所述地表范围计算弧长的倍数；获取叠层矿的厚度，并计算叠层矿的储量，所述叠层矿的储量为弧长、倍数以及叠层矿的厚度三者的乘积；其中，所述根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长的步骤包括：当所述下层介质的厚度有限，且为偏弹性体时，按照第一方程计算叠层矿的弧长，其中所述第一方程为：，S为弧长，h为下层介质的厚度，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，B为叠层矿的弹性模量，B0为下层介质的弹性模量，r为下层介质的密度；当所述下层介质的厚度有限，且为偏粘滞性体时，按照第二方程计算叠层矿的弧长，其中所述第二方程为：，S为弧长，h为下层介质的厚度，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，μ为叠层矿的粘度，μ0为下层介质的粘度，r为下层介质的密度；当所述下层介质的厚度无限，且为偏弹性体时，按照第三方程计算叠层矿的弧长，其中所述第三方程为：，S为弧长，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，B为叠层矿的弹性模量，B0为下层介质的弹性模量，r为下层介质的密度；当所述下层介质的厚度无限，且为偏粘滞性体时，按照第四方程计算叠层矿的弧长，其中所述第四方程为：，S为弧长，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，μ为叠层矿的粘度，μ0为下层介质的粘度，r为下层介质的密度。

全文数据：位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法技术领域本发明涉及矿产勘查技术领域，尤其涉及一种位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法。背景技术在地质研究中，矿产储量的估算十分重要，但是由于叠层矿褶皱后的矿床结构复杂，目前没有简单的针对该类矿床的储量估算方法。叠层矿存在等厚等强度叠层矿、不等厚不等强度叠层矿等多种情况，其中，等厚等强度叠层矿表示叠层矿中各矿层的厚度相等，弹性模量或粘度相同，且各矿层之间无摩擦。本发明仅针对位于表层的等厚等强度叠层矿进行研究。发明内容本发明的主要目的在于提供一种位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法，旨在解决目前没有针对褶皱后叠层矿的储量估算方法的问题。为实现上述目的，本发明提供的一种位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法，包括：获取等厚等强度叠层矿的矿层状态，以及叠层矿所处位置的下层介质的厚度、密度和材料属性，其中矿层状态包括材料属性、层数和一层矿的厚度；根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长；获取需测试的地表范围，并根据所述地表范围计算弧长的倍数；获取叠层矿的厚度，并计算叠层矿的储量，所述叠层矿的储量为弧长、倍数以及叠层矿的厚度三者的乘积。优选地，所述根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长的步骤包括：当所述下层介质的厚度有限，且为偏弹性体时，按照第一方程计算叠层矿的弧长，其中所述第一方程为：S为弧长，h为下层介质的厚度，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，B为叠层矿的弹性模量，B0为下层介质的弹性模量，r为下层介质的密度。优选地，所述根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长的步骤包括：当所述下层介质的厚度有限，且为偏粘滞性体时，按照第二方程计算叠层矿的弧长，其中所述第二方程为：S为弧长，h为下层介质的厚度，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，μ为叠层矿的粘度，μ0为下层介质的粘度，r为下层介质的密度。优选地，所述根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长的步骤包括：当所述下层介质的厚度无限，且为偏弹性体时，按照第三方程计算叠层矿的弧长，其中所述第三方程为：S为弧长，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，B为叠层矿的弹性模量，B0为下层介质的弹性模量，r为下层介质的密度。优选地，所述根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长的步骤包括：当所述下层介质的厚度无限，且为偏粘滞性体时，按照第四方程计算叠层矿的弧长，其中所述第四方程为：S为弧长，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，μ为叠层矿的粘度，μ0为下层介质的粘度，r为下层介质的密度。优选地，所述储量确定方法包括：当下层介质的厚度大于2倍波长与π值的比值或者下层介质密度远小于弹性模量粘度时，确定叠层矿位于无限厚介质上。本发明的原理和构思如下：褶皱是野外广泛发育的构造现象之一，它是成层或面理化岩石由地壳运动而发生弯曲形成的，尽管它们在野外姿态百态，可以分为多种模型，但都是波状起伏的。如果我们假设岩层在受力变形褶皱到形成明显挠曲的褶皱过程中岩层本身缩短量不大，只是褶皱而已，则可以把任何时候的相当弧长近似当成初始波长，再应用初始波长公式进行计算是可以的，也就是说如果知道岩层及周围介质的弹性模量或粘度，就可以计算出最终弧长来。根据弧长和矿层厚度，那么在一定地表范围内就可以精确得出矿产储量。本发明提出的技术方案中，先根据不同的边界条件，得出不同的弧长计算公式，再根据弧长计算公式计算获得的弧长和矿产厚度，地表范围，即可得到矿产储量，简单便捷。附图说明图1为本发明位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法一实施例的流程示意图；图2为位于表层的等厚等强度叠层矿位于一个厚度为h的介质上的褶皱示意图；图3为位于表层的等厚等强度叠层矿位于一个无限厚介质上的褶皱示意图。本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。请参照图1，图1为本发明一实施例提出的位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法。在该实施例中，所述位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法，包括：步骤S100，获取等厚等强度叠层矿的矿层状态，以及叠层矿所处位置的下层介质的厚度、密度和材料属性，其中矿层状态包括材料属性、层数和一层矿的厚度；步骤S200，根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长；步骤S300，获取需测试的地表范围，并根据所述地表范围计算弧长的倍数；步骤S400，获取叠层矿的厚度，并计算叠层矿的储量，所述叠层矿的储量为弧长、倍数以及叠层矿的厚度三者的乘积。具体地，可以通过矿层对比图来获知叠层矿的层数、一层矿的厚度以及下层介质的厚度，需要说明的是，矿层对比图是根据某一方向上的探矿工程资料一般即为钻孔柱状图，以缩小了比例尺的柱状图形式，将其排列在同一平面上，以说明沉积矿层的层位、层数、厚度、上下岩层、接触关系及它们的变化情况等。材料属性主要为弹性模块或粘度，该属性可以通过数字岩心分析技术来获得。该方法首先利用扫描电子显微镜对矿层进行数字岩心成像，再使用二值图像分割法将数字岩心图像转换成表征空隙空间和颗粒结构的二值图，在二值图的基础上模拟岩石力学实验，计算弹性模量。其中，所述根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长的步骤包括：当所述下层介质的厚度有限，且为偏弹性体时，按照第一方程计算叠层矿的弧长，其中所述第一方程为：S为弧长，h为下层介质的厚度，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，B为叠层矿的弹性模量，B0为下层介质的弹性模量，r为下层介质的密度，请参照图2。当所述下层介质的厚度有限，且为偏粘滞性体时，按照第二方程计算叠层矿的弧长，其中所述第二方程为：S为弧长，h为下层介质的厚度，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，μ为叠层矿的粘度，μ0为下层介质的粘度，r为下层介质的密度。当所述下层介质的厚度无限，且为偏弹性体时，按照第三方程计算叠层矿的弧长，其中所述第三方程为：S为弧长，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，B为叠层矿的弹性模量，B0为下层介质的弹性模量，r为下层介质的密度，请参照图3。当所述下层介质的厚度无限，且为偏粘滞性体时，按照第四方程计算叠层矿的弧长，其中所述第四方程为：S为弧长，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，μ为叠层矿的粘度，μ0为下层介质的粘度，r为下层介质的密度。对于无限厚介质的情况，限于实验条件限制无法模拟。对于等厚等强度叠层矿位于表层且位于有限厚介质上的情况，有如下实验：实验材料：主层为橡胶，介质为海绵，基底为砂粘土，实验材料已知值见表1，测量数据及计算结果见表2。表1实验材料已知值表2测量数据及计算结果从表2可知，第二方程吻合得很好。优选地，所述储量确定方法包括：当下层介质的厚度大于2倍波长与π值的比值或者下层介质密度远小于弹性模量粘度时，确定叠层矿位于无限厚介质上。本发明提出的技术方案中，先根据不同的边界条件，得出不同的弧长计算公式，再根据弧长计算公式计算获得的弧长和矿产厚度，地表范围，即可得到矿产储量，简单便捷。在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第X实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料、方法步骤或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质如ROMRAM、磁碟、光盘中，包括若干指令用以使得一台终端可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等执行本发明各个实施例所述的方法。上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

权利要求：1.一种位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法，其特征在于，包括：获取等厚等强度叠层矿的矿层状态，以及叠层矿所处位置的下层介质的厚度、密度和材料属性，其中矿层状态包括材料属性、层数和一层矿的厚度；根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长；获取需测试的地表范围，并根据所述地表范围计算弧长的倍数；获取叠层矿的厚度，并计算叠层矿的储量，所述叠层矿的储量为弧长、倍数以及叠层矿的厚度三者的乘积。2.如权利要求1所述的位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法，其特征在于，所述根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长的步骤包括：当所述下层介质的厚度有限，且为偏弹性体时，按照第一方程计算叠层矿的弧长，其中所述第一方程为：S为弧长，h为下层介质的厚度，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，B为叠层矿的弹性模量，B0为下层介质的弹性模量，r为下层介质的密度。3.如权利要求1所述的位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法，其特征在于，所述根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长的步骤包括：当所述下层介质的厚度有限，且为偏粘滞性体时，按照第二方程计算叠层矿的弧长，其中所述第二方程为：S为弧长，h为下层介质的厚度，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，μ为叠层矿的粘度，μ0为下层介质的粘度，r为下层介质的密度。4.如权利要求1所述的位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法，其特征在于，所述根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长的步骤包括：当所述下层介质的厚度无限，且为偏弹性体时，按照第三方程计算叠层矿的弧长，其中所述第三方程为：S为弧长，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，B为叠层矿的弹性模量，B0为下层介质的弹性模量，r为下层介质的密度。5.如权利要求1所述的位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法，其特征在于，所述根据叠层矿的矿层状态、下层介质的厚度、下层介质的密度以及下层介质的材料属性，计算叠层矿的弧长的步骤包括：当所述下层介质的厚度无限，且为偏粘滞性体时，按照第四方程计算叠层矿的弧长，其中所述第四方程为：S为弧长，t为一层矿的厚度，n为叠层矿的层数，μ为叠层矿的粘度，μ0为下层介质的粘度，r为下层介质的密度。6.如权利要求4或5所述的位于表层的等厚等强度叠层矿的储量确定方法，其特征在于，所述储量确定方法包括：当下层介质的厚度大于2倍波长与π值的比值或者下层介质密度远小于弹性模量粘度时，确定叠层矿位于无限厚介质上。

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