赤平投影图在大金山岛危岩体稳定性分析中的应用

钱 威

中水珠江规划勘测设计有限公司上海分公司，上海 201900

赤平投影图在大金山岛危岩体稳定性分析中的应用

钱 威

中水珠江规划勘测设计有限公司上海分公司，上海 201900

以上海市金山区大金山岛危岩体为研究对象，根据岩体坡面角度以及裂隙参数，采用赤平投影分析的方法，对危岩区岩体作出稳定性评价，为危岩体的整治提供oaaz

一、项目概述

(一)地理位置

大金山岛地理坐标为30°41′31.0″N、121°25′10.0″E，总体地势东高西低，北陡南缓，平面形态略呈菱形。面积0.23km2，岸线长2244.4m。大金山岛有两个山峰，主峰在东部，高103.4m。

(二)区域地质

大金山岛是由晚侏罗纪火山超浅层喷溢而形成的火山地貌，具备火山地貌典型的锥形火山和火山口的特点勘查区主要出露地层为侏罗系黄尖组的火山岩组成的(J3h)石英斑岩，第四系堆积层(Q4)。

勘查区主要为侏罗系黄尖组的火山岩组成的(J3h)石英斑岩。岩体节理裂隙较发育，抗风化能力差，完整度较低，物理力学性质较差。据现场调绘资料，岩体构造裂隙和风化裂隙发育，多呈张开型，裂隙延展性好，微张，结构面平直-较平直、粗糙、无充填。

(三)危岩区裂隙构造

危岩区岩体节理裂隙发育。主要发育三组构造裂隙，各节理裂隙特征如下：

L1：倾向209-225°，倾角59-68°，倾向220-240°，是危岩体的主要卸荷裂隙，延伸长度约6-25m，微张，结构面平直-较平直、粗糙、无充填，间距0.5-5m。

L2：倾向248-260°，倾角49-55°，是危岩体的主要卸荷裂隙，延伸长度大于0.1-0.5m，微张-张开，最大张开度约5cm，线密度1-2条/米，结构面较平直、较光滑。

L3：倾向305-320°，倾角56-63°，是危岩体侧缘发育的主要卸荷裂隙，延伸长度5-20m，张开度小于20cm，线密度0.2-2条/米，结构面较平直、较光滑，少量岩屑、粘土充填。

二、赤平投影

极射赤平投影(Stereographic projection)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。

(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。

(二)投影要素

投影球：以任意长为半径作成的球，投影球表面称为球面。

赤平面：过投影球球心的水平面。

基圆：赤平面与投影球面相交的大圆(NESW)，或称赤平大圆，圆内标有东西和南北直径线。

极射点：球上两极发射点，分上半球投影和下球投影。

三、应用分析

基岩形成的危岩体定性评价主要采取危岩体临空面和优势结构面，作结构面与不同临空面方向的赤平投影图，根据赤平投影图来分析结构面组合与临空面的关系，进而分析危岩的稳定性。

(一)危岩区赤平投影图

图1 危岩Ⅰ区赤平投影分析图

图2 危岩Ⅱ区赤平投影分析图

(二)危岩区稳定性评价

危岩Ⅰ区：从图中可以看出L3与临空面近于垂直，不利于岩体的稳定；L1与临空面倾向相近，且夹角较小，不利于岩体的稳定，该组裂隙为危岩体后缘裂隙，易使危岩体发生拉裂破坏；岩层层面与临空面倾向近一致，不利于岩体的稳定，该组裂隙为危岩体层面，易使危岩体发生滑移破坏。

危岩Ⅱ区：从图中可以看出L3与坡面近于垂直，不利于岩体的稳定，该组裂隙为危岩体节理裂隙，易使危岩体发生拉裂破坏；L1、L2与坡面方向近一致，且夹角较小，不利于岩体的稳定，该组裂隙为危岩体后缘裂隙，易使危岩体发生拉裂破坏。

四、结束语

边坡作为工程施工的重要组成部分，其稳定性一直是岩土工程关注的重要内容之一。近年来，随着我国国民经济的迅速发展，各项基础性建设工程方兴未艾，边坡就随着各项工程的施工铺展开来。作为边坡一大分类的岩质边坡，其失稳给交通、建筑带来了极大的威胁。而由于实际岩体中含有大量不同的构造、结构面(层面、解理、裂隙、软弱夹层、断层及破碎带等)给岩质边坡的稳定性分析带来了巨大的困难。运用赤平投影方法，能够解决地质构造的几何形态和应力分析等方面的许多实际问题，因此，它是研究地质构造的一种有效手段，在我国工程地质领域中得到广泛应用。

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