利用赤平面分析岩体结构的工程地质ppt课件

1、朱章雄第八章 岩体构造的工 程地质分析.1 极射赤平投影的原理及方法2 用吴氏网作构造面的赤平极射投影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丈量及面的旋转方法.赤平投影是一种作图的投影方法。最早运用于天文学上，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。从上世纪初开场运用于地质科学以来，在晶体矿物学和构造地质学中，已获得广泛开展。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、岩体构造分析、地

2、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渐得到运用。.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展研讨处置。是一种简便、直观的计算方法，又是一种笼统、综合的定量图解，广泛运用于地质科学中。运用赤平投影方法，可以处理地质构造的几何形状和应力分析等方面的许多实践问题，因此，它是

3、研讨地质构造的不可短少的一种手段。工程地质中，用来表示优势构造面或某些重要构造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经过球心的线和面，延伸后均会与球面相交，并在球面上构成大圆和点相连，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

4、面：过投影球球心的程度面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、根本原理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。线的投影面的投影.平面的投影设一平面走向南北、向东倾斜、倾角40，假设此平面过球心，那么其与下半球面相交为大圆弧PGF，以点为发射点，PGF弧在赤平面上的投

5、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直线的投影 设不断线向东倾伏、倾伏角40，此线交下半球面于G点。以A为发射点，球面上的G点在赤平面上的投影为H。HD的长短代表直线的倾伏角、D的方位角即直线的倾伏向。同理，一条直线向南西倾伏、倾伏角20，此线交下半球面于J点，其赤平投影为K。 .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，以及据其改换方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根本特点一样，下面以吴尔福网为例引见投影网。 .吴尔福投影网 构造要素

6、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0360，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900，每小格2，表示倾角、倾伏角。经线大圆是经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经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。.吴氏投影网.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 与其他投影网的比较.操作将透明纸或透明胶片等蒙在吴氏网上，描画基圆及“字中心，固定网心，使透明纸能旋

7、转。然后在透明纸上标上N、E、S、W。平面的投影 标绘产状SE12030的平面将透明纸上的指北标志与投影网正北重合，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，使指北标志与投影网正北重合，ACB 产状12030平面的透视图，大圆弧即为SE12030平面的投影图C。 .直线的投影步骤P-透明纸 M-吴氏网直线的投影 标绘产状为NW33040的直线。使透明纸上正北标志N与投影网正北重合，以N为0，在基圆上顺时针数至330得一点A，为直线的倾

8、伏向图A。把A点转至东西直径上转至南北直径也可，由A点向圆心数40得A点图B。把透明纸的指北标志转至与投影网正北重合，A即为产状NW33040的直线的投影图C。.法线的赤平投影 是指平面法线的产状标绘。法线的投影是极点，平面的投影是圆弧，二者相互垂直，夹角相差90。往往用法线的投影代表与其相对应的平面的投影，这样较为简单。例求产状为E9040的平面法线的投影标绘出产状9040的平面投影大圆弧，自该平面倾斜线投影D点在东西向直径上数90，显然已越过圆心进入相反倾向，得P点，该点即为产状9040平面的法线投影极点。也可自圆心向反倾向数40，即得法线投影。法线的投影A-透视图 B-赤平图.知真倾角求

9、视倾角某岩层产状为NW33040，求在NW335方向剖面上该岩层的视倾角。据岩层面产状作其投影弧EHF。在基圆上数至NW335得D点。作D点与圆心O的连线，交EHF于H点。为岩层面与NW335方向剖面的交线在下半球的投影。DH间的角距即为NW335方向上的视倾角。 .求两平面交线的产状据知的两平面产状，在吴氏网上分别求出其投影大圆弧EHF和JHK。两大圆弧的交点即为两平面交线与下半球面交点的投影。作与圆心O的连线，交基圆于G点，G点的方位角即两平面交线的倾伏向，GH间的角距为交线的倾伏角。.求两相交直线所决议的平面的产状知两相交直线的产状分别为SE12036和S18020，求其所决议的平面的产

10、状据知产状作出两直线的投影点D、F。转动透明纸使D、F两点位于同一经线大圆弧上，ADB大圆弧即为两相交直线所共平面的投影。两相交直线所决议的平面的投影A-透视图 B-投影图 C-赤平图.求平面上直线的投影知一平面产状S18037，该平面上不断线侧伏向E，侧伏角44，求直线的倾伏向、倾伏角图12。依平面产状作出其投影大圆弧，并标出其朝东的走向A。将大圆弧转至SN方向，自A点数经线大圆与纬线小圆的交点，读出侧伏角44，标出该点C，C为直线在平面上的投影。CC间的角距即为直线的倾伏角，C的方位角那么为直线的倾伏角。.实体比例投影原理及运用由于赤平极射投影知识表示平面、直线的空间方向和它们之间的角距关

11、系，并不涉及平面的大小和直线的长短以及他们的详细分布位置，因此，在工程岩体稳定性分析中，赤平极射投影方法不能得出构造体的规模大小和构造体在工程中的详细出露部位，不能反映出工程作用力和构造面的抗剪强度的大小等。为此，提出实体比例投影方法，它与赤平极射投影相结合，可以作图求出构造体在工程岩体中的详细分布位置、几何外形、体积和重力；确定在、滑动方向、滑动面及其面积；也可用于空间共点力系统的合成和分解，对构造体在自重力和工程力作用下稳定性进展计算和分析.实体比例投影是运用垂直投影原理和方法，与赤平极射投影图相配合，以现场实测的构造面产状和分布位置，按一定比例作图，得出构造面的组合交线、组合的平面，以及

12、构造体的几何外形、规模大小、空间位置和方向等，完全将立体构造化为平面表示。实体比例投影具有方向性，所以其作图和表示方法与普通垂直投影有所不同。实体比例投影既能反映出构造体的面和线的尺寸大小，还能反映出构造体的面和线的实践空间方向，包括面的走向、倾向和倾角以及线的倾向和倾角。.知平面的实体比例投影作图法：如图，一倾斜平面F,EW、SN走向直立平面和程度面切割成一个三角形平面ABC，假设知倾斜平面的产状和AB的长度，求作三角形平面ABC的实体比例投影。.1以平面F的产状作为赤平极射投影，得AB大圆，图中EW大圆和SN大圆，代表EW直立切割面和SN直立切割面，程度切割面即为赤道大圆，由赤平极射投影图

13、得出平面F与EW、SN切割面和程度切割面的交线分别为OB，OA和平面F的走向线CD。2作一程度面，代表投影平面，同时代表程度切割面。如图c，在此平面上，作不断线A“B，平行于赤平极射投影图上F平面的走向线CD，并取其长度按作图比例尺等作图a中的AB，过A点和B点分别作AO和BO平行于图b中AO和BO两者交与O点，构成三角形ABO,即为三角形平面ABC的实体比例投影。.赤平投影在边坡稳定性分析中的运用边坡稳定性的分析 1、由一组脆弱面控制.赤平投影在边坡稳定性分析中的运用. 2、由两组脆弱面控制赤平投影在边坡稳定性分析中的运用.赤平投影在边坡稳定性分析中的运用.赤平投影在边坡稳定性分析中的运用.

14、相关软件1、Rocscience中的相关模块 可结合运用Rocscience中Dips和Swedge模块。1Dips 地质数据的几何学和统计学分析模块 可用于进展地质方位数据的交互式分析。2Swedge 三维边坡面土楔分析模块 适用于分析岩质边坡面潜在不稳定土楔的失稳破坏概率，可与Dips 模块耦合运用。.相关软件Dips模块界面.相关软件Swedge模块界面.相关软件2、理正中的相关模块.赤平极射投影的运用:(1)求两节理面的交角及交线。(2)据共轭剪节理求主应力轴产状。(3)知不整合面上、下地层的产状，求年轻地层堆积时老地层的产状。(4)在倾斜岩层中，求交错层理或砾石在堆积时的产状。(5)恢复早期节理受后期构造变动影响前的产状等。 .练习题1投影平面SW24530。投影直线NE4262。投影平面NW31826的法线即极点。投影包含直线SW25840及NE4260的平面。知铁矿层产状