赤平投影圖在大金山島危巖體穩定性分析中的應用

錢 威

中水珠江規劃勘測設計有限公司上海分公司，上海 201900

赤平投影圖在大金山島危巖體穩定性分析中的應用

錢 威

中水珠江規劃勘測設計有限公司上海分公司，上海 201900

以上海市金山區大金山島危巖體為研究對象，根據巖體坡面角度以及裂隙參數，采用赤平投影分析的方法，對危巖區巖體作出穩定性評價，為危巖體的整治提供oaaz

一、項目概述

(一)地理位置

大金山島地理坐標為30°41′31.0″N、121°25′10.0″E，總體地勢東高西低，北陡南緩，平面形態略呈菱形。面積0.23km2，岸線長2244.4m。大金山島有兩個山峰，主峰在東部，高103.4m。

(二)區域地質

大金山島是由晚侏羅紀火山超淺層噴溢而形成的火山地貌，具備火山地貌典型的錐形火山和火山口的特點勘查區主要出露地層為侏羅系黃尖組的火山巖組成的(J3h)石英斑巖，第四系堆積層(Q4)。

勘查區主要為侏羅系黃尖組的火山巖組成的(J3h)石英斑巖。巖體節理裂隙較發育，抗風化能力差，完整度較低，物理力學性質較差。據現場調繪資料，巖體構造裂隙和風化裂隙發育，多呈張開型，裂隙延展性好，微張，結構面平直-較平直、粗糙、無充填。

(三)危巖區裂隙構造

危巖區巖體節理裂隙發育。主要發育三組構造裂隙，各節理裂隙特征如下：

L1：傾向209-225°，傾角59-68°，傾向220-240°，是危巖體的主要卸荷裂隙，延伸長度約6-25m，微張，結構面平直-較平直、粗糙、無充填，間距0.5-5m。

L2：傾向248-260°，傾角49-55°，是危巖體的主要卸荷裂隙，延伸長度大于0.1-0.5m，微張-張開，最大張開度約5cm，線密度1-2條/米，結構面較平直、較光滑。

L3：傾向305-320°，傾角56-63°，是危巖體側緣發育的主要卸荷裂隙，延伸長度5-20m，張開度小于20cm，線密度0.2-2條/米，結構面較平直、較光滑，少量巖屑、粘土充填。

二、赤平投影

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系和運動軌跡，把物體三維空間的幾何要素(面、線)投影到平面上來進行研究。

(一)投影原理

任何一個過球心的無限伸展的平面(巖層面、斷層面、節理面或軸面等)和線，必然與球面相交成球面大圓和點。球面大圓與極射點的連線必然穿過赤平面，在赤平面上這些穿透點的連線即為該平面的相應大圓的赤平投影。

(二)投影要素

投影球：以任意長為半徑作成的球，投影球表面稱為球面。

赤平面：過投影球球心的水平面。

基圓：赤平面與投影球面相交的大圓(NESW)，或稱赤平大圓，圓內標有東西和南北直徑線。

極射點：球上兩極發射點，分上半球投影和下球投影。

三、應用分析

基巖形成的危巖體定性評價主要采取危巖體臨空面和優勢結構面，作結構面與不同臨空面方向的赤平投影圖，根據赤平投影圖來分析結構面組合與臨空面的關系，進而分析危巖的穩定性。

(一)危巖區赤平投影圖

圖1 危巖Ⅰ區赤平投影分析圖

圖2 危巖Ⅱ區赤平投影分析圖

(二)危巖區穩定性評價

危巖Ⅰ區：從圖中可以看出L3與臨空面近于垂直，不利于巖體的穩定；L1與臨空面傾向相近，且夾角較小，不利于巖體的穩定，該組裂隙為危巖體后緣裂隙，易使危巖體發生拉裂破壞；巖層層面與臨空面傾向近一致，不利于巖體的穩定，該組裂隙為危巖體層面，易使危巖體發生滑移破壞。

危巖Ⅱ區：從圖中可以看出L3與坡面近于垂直，不利于巖體的穩定，該組裂隙為危巖體節理裂隙，易使危巖體發生拉裂破壞；L1、L2與坡面方向近一致，且夾角較小，不利于巖體的穩定，該組裂隙為危巖體后緣裂隙，易使危巖體發生拉裂破壞。

四、結束語

邊坡作為工程施工的重要組成部分，其穩定性一直是巖土工程關注的重要內容之一。近年來，隨著我國國民經濟的迅速發展，各項基礎性建設工程方興未艾，邊坡就隨著各項工程的施工鋪展開來。作為邊坡一大分類的巖質邊坡，其失穩給交通、建筑帶來了極大的威脅。而由于實際巖體中含有大量不同的構造、結構面(層面、解理、裂隙、軟弱夾層、斷層及破碎帶等)給巖質邊坡的穩定性分析帶來了巨大的困難。運用赤平投影方法，能夠解決地質構造的幾何形態和應力分析等方面的許多實際問題，因此，它是研究地質構造的一種有效手段，在我國工程地質領域中得到廣泛應用。

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1006-0049-(2017)19-0225-01