巖體結(jié)構(gòu)的工程地質(zhì)分析.ppt

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1、朱章雄第八章巖體結(jié)構(gòu)的工程地質(zhì)分析§1極射赤平投影的原理及方法§2用吳氏網(wǎng)作結(jié)構(gòu)面的赤平極射投影§3吳爾福、施密特網(wǎng)的特征§4實(shí)體比例投影的原理及作圖方法§1極射赤平投影的原理及方法赤平極射投影的概念赤平極射投影的原理點(diǎn)、線、面的赤平投影兩面夾角的測量及面的旋轉(zhuǎn)方法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的角度大小。后來在航海和地圖學(xué)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，該方法被引入工程地質(zhì)學(xué)，最初用于巖體邊坡的穩(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

2、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方面都逐步得到應(yīng)用?！?極射赤平投影的原理和方法（Stereographicprojection）極射赤平投影（Stereographicprojection）極射—從兩極點(diǎn)出發(fā)赤平：赤道平面從兩極出發(fā)，把線、面投影到赤平面上。赤平極射投影及其原理赤平極射投影：簡稱赤平投影，主要用來表示線、面的方位，相互間的角距關(guān)系及其運(yùn)動(dòng)軌跡，把物體三維空間的幾何要素（線、面）反映在投影平面上進(jìn)行研究處理。是一種簡便、直觀的計(jì)算方法，又是一種形象、綜合的定量圖解，廣泛應(yīng)用于地質(zhì)科學(xué)中。運(yùn)用赤平投影方法，能夠解決地質(zhì)構(gòu)造的幾何形態(tài)和應(yīng)力分析等方

3、面的許多實(shí)際問題，因此，它是研究地質(zhì)構(gòu)造的不可缺少的一種手段。工程地質(zhì)中，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)狀及其空間組合關(guān)系；在分析巖體穩(wěn)定性時(shí)，還可用其來表示臨空面、邊坡面、工程作用力、巖體阻抗力及巖體變形滑移方向等。赤平極射投影及其原理（續(xù)）一切通過球心的線和面，延伸后均會(huì)與球面相交，并在球面上形成大圓和點(diǎn)相連，將大圓和點(diǎn)投影到赤道平面上，這種投影稱為極射赤平投影。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。投影原理投影要素：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)稱為小圓。4.極射點(diǎn)：球上兩極發(fā)射點(diǎn)，分為上半球投影和下半球投影二、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。線的投影面的投影平面的投影設(shè)一平面走向南北、向東傾斜、傾角40°，若此平面過球心，則其

5、與下半球面相交為大圓弧PGF，以Ａ點(diǎn)為發(fā)射點(diǎn)，PGF弧在赤平面上的投影為PHF弧。PHF弧向東凸出，代表平面向東傾斜、走向南北，DH之長短代表平面的傾角直線的投影設(shè)一直線向東傾伏、傾伏角40°，此線交下半球面于G點(diǎn)。以A為發(fā)射點(diǎn)，球面上的G點(diǎn)在赤平面上的投影為H。HD的長短代表直線的傾伏角、D的方位角即直線的傾伏向。同理，一條直線向南西傾伏、傾伏角20°，此線交下半球面于J點(diǎn)，其赤平投影為K。為了準(zhǔn)確、迅速地作圖或量度方向，可采用投影網(wǎng)。常用的有吳爾福網(wǎng)（簡稱吳氏網(wǎng)，也稱等角距網(wǎng)）（圖4A）和旋密特網(wǎng)（等面積網(wǎng)）（圖4B），以及據(jù)其改換形式而成的極等角度網(wǎng)（圖4C）和極等面積網(wǎng)

6、（賴特網(wǎng)）（圖4D）。吳爾福網(wǎng)與施密特網(wǎng)基本特點(diǎn)相同，下面以吳爾福網(wǎng)為例介紹投影網(wǎng)。吳爾福投影網(wǎng)結(jié)構(gòu)要素基圓　?即赤平面與球面的交線，是網(wǎng)的邊緣大圓。由正北順時(shí)針為0°－360°，每小格2°，表示方位角，如走向、傾向、傾伏向等。兩個(gè)直徑　?分別為南北走向和東西走向直立平面的投影。自圓心→基圓為90°→0°，每小格2°，表示傾角、傾伏角。經(jīng)線大圓　是通過球心的一系列走向南北、向東或向西傾斜的平面的投影，自南北直徑向基圓代表傾角由陡到緩的傾斜平面。緯線小圓　是一系列不通過球心的東西走向的直立平面的投影。它們將南北向直徑、經(jīng)線大圓和基圓等分，每小格2°。吳氏投影網(wǎng)A-吳爾福網(wǎng)B-施密

7、特網(wǎng)C-極等角度網(wǎng)D-極等面積網(wǎng)（賴特網(wǎng)）與其他投影網(wǎng)的比較操作將透明紙（或透明膠片等）蒙在吳氏網(wǎng)上，描繪基圓及“＋”字中心，固定網(wǎng)心，使透明紙能旋轉(zhuǎn)。然后在透明紙上標(biāo)上N、E、S、W。平面的投影標(biāo)繪產(chǎn)狀SE120°∠30°的平面將透明紙上的指北標(biāo)記Ｎ與投影網(wǎng)正北重合，以北為0°，在基圓上順時(shí)針數(shù)至120°得一點(diǎn)D，為平面的傾向（圖A）。轉(zhuǎn)動(dòng)透明紙將D點(diǎn)移至東西直徑上（轉(zhuǎn)至南北直徑也可），自D點(diǎn)向圓心數(shù)30°得C點(diǎn)，標(biāo)繪C所在的經(jīng)線大圓?。▓DB中之ACB），AB為平面的走向。轉(zhuǎn)動(dòng)透明紙，使指