岩石力学第七章岩石边坡—赤平投影.ppt

主要内容赤平极射投影基本原理赤平投影的作图与读图结构面的统计分析在岩质边坡稳定性研究中的应用一、极射赤平投影极射赤平投影(Stereographicprojection)简称赤平投影，主要用来表示线、面的方位，及其相互之间的角距关系和运动轨迹，把物体三维空间的几何要素（面、线）投影到平面上来进行研究。特定：方法简便、直观、是一种形象、综合的定量图解。在构造地质、工程地质、结晶学和航海上被广泛地应用。面和线的赤平投影（一）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。二、赤平投影的作图与读图1.作已知结构面的投影2.作已知直线的投影3.作已知结构面的法线的投影（极点）4.作已知极点所代表的结构面5.求已知两结构面的交线的产状6.求作两结构面的夹角练习已知一直线产状为30/30，求作其赤平极射投影已知一直线产状为50/50，求作垂直于此直线的平面已知一平面产状为走向N40E，倾向NW，倾角为60度，求其法线三、结构面的统计分析目的：对岩体中结构面进行统计分析,目的是建立结构面空间分布规律的总体认识,了解岩体结构特征,发现优势结构面组,为分析工程岩体破坏模式和岩体工程稳定性服务。结构面的统计分析通常按三个步骤进行:(1)编制结构面的极点图;(2)根据结构面极点图绘制极点等密图;(3)分析极点等密图,寻找优势结构面组。说明（一）节理极点图的编制

极点图通常是在施密特网上编制的，1.施密特网的结构：A圆周方位表示倾向（由0°-360°）A半径方向表示倾角，由圆心到圆周为0°-90°。（二）节理等密图的编制等密图是在极点图的基础上编制的。其编制步骤如下：1、在透明纸极点图上作方格网（或在透明纸极点图下垫一张方格纸），平行E-W、S-N线，间距等于大圆半径的1/10（图27）。2、用密度计统计节理数（1）工具中心密度计是中间有一小圆的四方形胶板，小圆半径是大圆半径的1/10；边缘密度计是两端有两个小圆的长条胶板，小圆半径也是大圆半径的1/10，两个小圆圆心连线，其长度等大圆直径，中间有一条纵向窄缝，便于转动和来回移动（图27）。一般是用节理数的百分比来表示。小圆面积是大圆面积的1%，其节理数应成比例。如大圆内的节理数为60条，某一小圆内的节理数为6条，则该小圆内的节理比值相当于1%。

在连等值线时，应注意圆周上的等值线，两端具有对称性（图29）。（4）整饰（图30是400条节理编制的等密图）。

（三）分析

图上清楚地看出有两组节理：第1组走向NE60°，倾角直立；第2组走向SE120°，倾角直立；1与2构成“X”共轭节理系。然后结合节理所处的构造部位，分析节理与有关构造之间的关系及其形成时的应力状态。

等密图的优点是节理产状要素都能得到反映，尤其反映出节理的优势方位，缺点工作量较大。但现在用解决此问题极为简单而方便。（三）极点等密图的分析极点等密图表示了节理统计区内结构面的产状分布规律。根据极点等密图可以看出统计区内有几组优势结构面，根据优势结构面的产状,又可分析岩体工程开挖后围岩的稳定性。分析结果：由极点等密图可知,在统计内除一条倾向北西的断层(因此例为下半球投影）外，还有4组优势结构面:①组为走向北西南东的一组急倾斜至直立的层理面;②组为走向近东西的急倾斜至直立的优势节理组;③组为走向北东南西,倾向北西的缓倾斜优势节理组,极点密度最高;④组为走向北西南东,倾向北东的倾斜优势节理组,极点密度最低。在进行岩体工程设计和开挖时,就要考虑断层和这几组优势结构面的影响,岩体工程的走向方位不同,各组优势结构面对工程稳定性的影响程度也将不同。思考：从工程稳定性考虑，坑道走向平行（1）组或（2）节理走向，会出现什么破坏方式？如果坑道轴向垂直于这两组结构面走向，稳定性如何？如果坑道轴向平行于第三组节理走向，容易出现什么类型破坏？总上分析，可见优势结构面组分析，对于工程设计的意义很大。在实际工作中，结合各组结构面的产状和数量，权衡各优势面组对工程稳定性的影响，在可能的条件下，选择最合适的坑道走向，有利于坑道稳定和减少支护及维护费用。四、在岩质边坡稳定性研究中的应用赤平极射投影方法是工程地质分析中的一个极其重要的方法,其应用包括很多方面：结构面的统计分析、构造结构面的应力场分析