利用赤平面岩体结构的工程地质解读.ppt

第八章 岩体结构的工 程地质分析 朱章雄 §1 极射赤平投影的原理及方法 §2 用吴氏网作结构面的赤平极射投影 §3 吴尔福、施密特网的特征 §4 实体比例投影的原理及作图方法 §1 极射赤平投影的原理及方法 赤平极射投影的概念 赤平极射投影的原理 点、线、面的赤平投影 两面夹角的测量及面的旋转方法 赤平投影是一种作图的投影方法。最早应用于天文学上，表示星体在太空中的位置和它们之间的角度大小。后来在航海和地图学中也普遍采用。从上世纪初开始应用于地质科学以来，在晶体矿物学和构造地质学中，已获得广泛发展。 上世纪60年代，该方法被引入工程地质学，最初用于岩体边坡的稳定性分析；后来在工程地质测绘和勘探资料分析、岩体结构分析、地下洞室围岩稳定分析、应力分析和空间力系的求解方面都逐步得到应用。 §1 极射赤平投影的原理和方法（Stereographic projection） 极射赤平投影 （Stereographic projection） 极射—从两极点出发 赤平：赤道平面 从两极出发，把线、面投影到赤平面上。 赤平极射投影及其原理 赤平极射投影：简称赤平投影，主要用来表示线、面的方位，相互间的角距关系及其运动轨迹，把物体三维空间的几何要素（线、面）反映在投影平面上进行研究处理。 是一种简便、直观的计算方法，又是一种形象、综合的定量图解，广泛应用于地质科学中。运用赤平投影方法，能够解决地质构造的几何形态和应力分析等方面的许多实际问题，因此，它是研究地质构造的不可缺少的一种手段。 工程地质中，用来表示优势结构面或某些重要结构面的产状及其空间组合关系；在分析岩体稳定性时，还可用其来表示临空面、边坡面、工程作用力、岩体阻抗力及岩体变形滑移方向等。 赤平极射投影及其原理（续） 一切通过球心的线和面，延伸后均会与球面相交，并在球面上形成大圆和点相连，将大圆和点投影到赤道平面上，这种投影称为极射赤平投影。 投影原理 任何一个过球心的无限伸展的平面（岩层面、断层面、节理面或轴面等）和线，必然与球面相交成球面大圆和点。球面大圆与极射点的连线必然穿过赤平面，在赤平面上这些穿透点的连线即为该平面的相应大圆的赤平投影，简称大圆弧。 投影原理 投影要素： 1.投影球 2.赤平面：过投影球球心的水平面 3.基圆：赤平面与球面相交的大圆（赤平大圆）。凡过球心的平面与球面相交的大圆，统称为大圆，不过球心的平面与球面相交所成的圆统称为小圆。 4.极射点：球上两极发射点，分为上半球投影和下半球投影 二、基本原理 1. 线的投影：直线(OG)产状：90 ° ∠40°,投影到赤平面上为H点。OD为直线的倾伏向，HD为倾伏角。 2.平面的投影：平面(PGF)产状:SN/90 ° ∠40°,投影到赤平面上为PHF。PF代表走向，OH代表倾向，DH代表倾角。 平面的投影? ?设一平面走向南北、向东倾斜、倾角40°，若此平面过球心，则其与下半球面相交为大圆弧PGF，以Ａ点为发射点，PGF弧在赤平面上的投影为PHF弧。PHF弧向东凸出，代表平面向东倾斜、走向南北，DH之长短代表平面的倾角 为了准确、迅速地作图或量度方向，可采用投影网。常用的有吴尔福网（简称吴氏网，也称等角距网）（图4A）和旋密特网（等面积网）（图4B），以及据其改换形式而成的极等角度网（图4C）和极等面积网（赖特网）（图4D）。吴尔福网与施密特网基本特点相同，下面以吴尔福网为例介绍投影网。 吴尔福投影网 结构要素 基圆　? 即赤平面与球面的交线，是网的边缘大圆。由正北顺时针为0°－360°，每小格2°，表示方位角，如走向、倾向、倾伏向等。 两个直径　? 分别为南北走向和东西走向直立平面的投影。自圆心→基圆为90°→0°，每小格2°，表示倾角、倾伏角。 经线大圆　是通过球心的一系列走向南北、向东或向西倾斜的平面的投影，自南北直径向基圆代表倾角由陡到缓的倾斜平面。 纬线小圆　是一系列不通过球心的东西走向的直立平面的投影。它们将南北向直径、经线大圆和基圆等分，每小格2°。 A-吴尔福网? B-施密特网? C-极等角度网? D-极等面积网（赖特网） 操作 将透明纸（或透明胶片等）蒙在吴氏网上，描绘基圆及“＋”字中心，固定网心，使透明纸能旋转。然后在透明纸上标上N、E、S、W。 平面的投影　? 标绘产状SE120°∠30°的平面 将透明纸上的指北标记Ｎ与投影网正北重合，以北为0°，在基圆上顺时针数至120°得一点D，为平面的倾向（图A）。 转动透明纸将D点移至东西直径上（转至南北直径也可），自D点向圆心数30°得C点，标绘C所在的经线大圆弧（图B中之ACB），AB为平面的走向。 转动透明纸，使指北标记与投影网正北重合，ACB? 产状120°∠30°平面的透视图，大圆弧即