赤平投影在巖質(zhì)邊坡中的應(yīng)用.ppt

1、赤平投影在巖質(zhì)邊坡中的應(yīng)用,赤平投影在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用,一、規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定 二、基本原理 三、相關(guān)軟件 四、工程實(shí)例 五、我的思考,一、規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定,、關(guān)于巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析 目前為止，對(duì)于巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析，可以說仍沒有一套比較完善統(tǒng)一的體系，我國的相關(guān)規(guī)范中建議使用赤平投影的方法進(jìn)行定性分析，說明該方法在定性分析方面是比較成熟的。 、建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范GB50330-2002,一、規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定,3、公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D30-2004,二、基本原理,赤平投影是一種作圖的投影方法。最早應(yīng)用于天文學(xué)上，表示星體在太空中的位置和它們之間角度大小。后來在航海學(xué)和地圖學(xué)

2、中也普遍采用。從上世紀(jì)初開始應(yīng)用于地質(zhì)科學(xué)以來，在晶體礦物學(xué)和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)中，已獲得廣泛發(fā)展。 上世紀(jì)60年代，該方法被引進(jìn)工程地質(zhì)學(xué)，起初主要用于巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析；后來在工程地質(zhì)測繪和勘探資料分析、巖體結(jié)構(gòu)分析、地下洞室圍巖穩(wěn)定分析、應(yīng)力分析和空間力系的求解等方面都逐步得到應(yīng)用。,二、基本原理,極射赤平投影 (Stereographic projection)，簡稱赤平投影， 主要用來表示線、面的方位，及其相互之間的角距關(guān)系和運(yùn)動(dòng)軌跡，把物體三維空間的幾何要素（面、線）投影到平面上來進(jìn)行研究。 是一種簡便、直觀、形象的綜合圖解方法。 在工程地質(zhì)上，用來表示優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面或某些重要結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀及

3、其空間組合關(guān)系；在分析巖體穩(wěn)定性時(shí)，還可利用其來表示臨空面、邊坡面、工程作用力、巖體阻抗力及巖體變形滑移方向等。,二、基本原理,投影要素1、投影球2、赤平面:過投影球球心的水平面3、基圓:赤平面與球面相交的大圓（赤平大圓）。凡過球心的平面與球面相交的大圓，統(tǒng)稱為大圓，不過球心的平面與球面相交所成的圓統(tǒng)稱小圓。4、極射點(diǎn): 球上兩極發(fā)射點(diǎn)，分上半球投影和下球投影,二、基本原理,二、基本原理,投影原理 任何一個(gè)過球心的無限伸展的平面（巖層面、斷層面、節(jié)理面或軸面等）和線，必然與球面相交成球面大圓和點(diǎn)。球面大圓與極射點(diǎn)的連線必然穿過赤平面，在赤平面上這些穿透點(diǎn)的連線即為該平面的相應(yīng)大圓的赤平投影，簡

4、稱大圓弧。,二、基本原理,1. 線的投影：直線(OG)產(chǎn)狀：90 40,投影到赤平面上為H點(diǎn)。OD為直線的傾伏向，HD為傾伏角。 2.平面的投影：平面(PGF)產(chǎn)狀:SN/90 40,投影到赤平面上為PHF。PF代表走向，OH代表傾向，DH代表傾角。,線的投影,面的投影,二、基本原理,吳爾福網(wǎng) 1、基圓：赤平大圓，代表水平面，0-360方位角刻度。 2、兩條直徑：EW，SN。 3、經(jīng)向大圓：由一系列走向SN的，向東或西傾斜，傾角不同（0-90），間隔2的投影大圓?。ù韮A斜平面）組成。 4、緯向小圓：為一系列走向東西、直立小圓的投影小圓弧組成。他們將SN直徑、經(jīng)向大圓和基圓等分，每小格為2 。

5、,二、基本原理,吳氏投影網(wǎng),二、基本原理,與其他投影網(wǎng)的比較,二、基本原理,邊坡穩(wěn)定性的分析 1、由一組軟弱面控制,二、基本原理,二、基本原理,2、由兩組軟弱面控制,二、基本原理,二、基本原理,三、相關(guān)軟件,1、Rocscience中的相關(guān)模塊 可聯(lián)合使用Rocscience中Dips和Swedge模塊。 （1）Dips 地質(zhì)數(shù)據(jù)的幾何學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析模塊 可用于進(jìn)行地質(zhì)方位數(shù)據(jù)的交互式分析。 （2）Swedge 三維邊坡面土楔分析模塊 適用于分析巖質(zhì)邊坡面潛在不穩(wěn)定土楔的失穩(wěn)破壞概率，可與Dips 模塊耦合使用。,三、相關(guān)軟件,Dips模塊界面,三、相關(guān)軟件,Swedge模塊界面,三、相關(guān)軟件

6、,2、理正中的相關(guān)模塊,三、相關(guān)軟件,三、相關(guān)軟件,三、相關(guān)軟件,四、工程實(shí)例,連江可門港區(qū)環(huán)羅源灣文山至辰山公路 其中K5+000-K5+140為挖方巖質(zhì)邊坡,四、工程實(shí)例,對(duì)該巖質(zhì)邊坡巖層產(chǎn)狀進(jìn)行現(xiàn)場測量,四、工程實(shí)例,取得28組結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)記錄如下,四、工程實(shí)例,四、工程實(shí)例,運(yùn)用赤平投影進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析 該巖質(zhì)邊坡有兩組優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面：優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面A：傾向SE150，傾角70 優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面B：傾向SW220，傾角80,計(jì)算簡圖（極點(diǎn)圖）,計(jì)算結(jié)果,四、工程實(shí)例,運(yùn)用赤平投影進(jìn)行穩(wěn)定性分析 根據(jù)國標(biāo)建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB50330-2002）可確定該切坡路段邊坡等級(jí)為二級(jí)，中風(fēng)化巖體為類。切坡段

7、路基中線設(shè)計(jì)標(biāo)高為10.041-12.382m,坡高22m，坡頂面傾向240，傾角10，巖體容重25kN/m3，結(jié)構(gòu)面粘聚力100kPa，內(nèi)摩擦角24。公路走向SE136，故坡面傾向?yàn)镾W226。 假設(shè)不同的開挖面坡角，通過試算的方法確定出可保持穩(wěn)定的最大值，在本例中為80。,四、工程實(shí)例,四、工程實(shí)例,四、工程實(shí)例,最終確定開挖面坡角 參照國標(biāo)建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB50330-2002）及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D30-2004）、公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ004-89）中有關(guān)規(guī)定，根據(jù)現(xiàn)場鉆探、原位測試及室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合有關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，建議分兩級(jí)放坡開挖，每級(jí)10m，分別以坡率1：0.35和1：0.50進(jìn)行，馬道寬2m。 說明：1：0.35=70.71，小于80，考慮了一定的安全余量。,五、我的思考,赤平投影作為一種定性的評(píng)價(jià)方法，無法套用安全系數(shù)的體系進(jìn)行評(píng)價(jià)。 本例中80作為開挖面可保持穩(wěn)定的最大坡角，如果可視為穩(wěn)定系數(shù)為1的話，那么究竟取哪幾個(gè)度數(shù)可視為穩(wěn)定系數(shù)1.2或1.3呢？ 本例中取放坡坡率1：0.35，最接近并小于80，按這個(gè)邏輯取值是否最合理呢？該余量考慮是否足夠？那么當(dāng)開挖面可保持穩(wěn)定的最大坡角為75時(shí)，1：0.3