坐标正算在岩基地质编录中的应用

宋五朋

（1.河南省水利勘测有限公司 郑州 450008 2.河南省特殊岩土环境控制工程技术研究中心 郑州 450008）

施工过程中实际开挖基岩面多与设计建基面有一定的高差，地质编录[1-2]过程中为准确反映基岩内部裂隙[3]延伸状况，需将实测的裂隙沿结构面产状反算至设计高程，即裂隙投影。水利水电工程中，大坝、隧洞、溢洪道等建筑物多采用分块底板，每块（段）建基面通常为水平建基面[4]。受施工工艺、岩体内结构面、地质构造的影响，实际开挖基岩面多有超挖现象且参差不齐，施工地质工作中的地质编录是随施工进度及在建基面达到设计要求后进行的，将岩基内部一定深度内结构面[5]的情况绘制到剖面图上，可为施工期固结灌浆及帷幕灌浆的设计提供更为有力的地质依据。

1 坐标正算

如图1，根据A 点的坐标XA、YA和直线AB 的水平距离DAB与坐标方位角αAB，推算B 点的坐标XB、YB，此过程即为坐标正算。

图1 坐标正算示意图

坐标正算[6]公式为：

其中ΔXAB、ΔYAB为坐标增量，其计算公式为：

注意：ΔXAB和ΔYAB均有正、负，其符号取决于直线AB 的坐标方位角所在的象限。

2 工程应用

2.1 工程概况

河南省出山店水库位于淮河干流上游河南省信阳市境内，坝址在河南省信阳市浉河区双井乡出山店村西北约3km。大坝型式为混合坝型，主坝轴线长3690.57m，其中土坝段长3261m，混凝土坝段长429.57m。混凝土坝段共分为23 个坝段，其中1#～20#坝段建基面高程为65.0m，21#、22#坝段建基面高程为70.0m，23#坝段建基面高程为82.0m。

2.2 地层简述

混凝土坝段揭露基岩为加里东晚期中粗粒黑云母花岗岩。该区花岗岩经受了加里东期、燕山期、喜山期运动，岩体内断层、裂隙发育。断层倾向以北西向为主，倾角多为陡倾角，少量缓倾角。裂隙多倾向北西、南西，陡倾角7 组，中倾角裂隙1 组，缓倾角裂隙2 组。

3 施工地质编录

施工地质编录是通过对工程现场的地基、围岩、边坡等揭露的各种地质现象观察分析，直观地用文字、图表记录并描绘下来，然后在此基础上生成平、剖面图及相关图表，编写地质说明的过程。

本工程现场地质编录时，首先绘制好建基面素描图，对每个坝段内揭露的裂隙（断层）进行编号和拍照，运用罗盘、直尺等工具获取裂隙（断层）的产状和宽度并描述其结构面形态、延伸、充填情况等特征，然后通过GPS 或全站仪对裂隙逐条采集地质点。

3.1 现场编录

在野外现场，用适当的信息记录手段，保留下来的宏观和微观地质现象的记录。记录有文字、数字、素描、照片、影像等。

3.2 室内成果整理

根据工程现场测量结果和测试数据，对现场编录的内容进行修正、补充、制表和归档的过程。以下以3#混凝土坝坝段为例简要说明。

（1）数据整理及制作玫瑰花图：主要包括裂隙特征统计表整理和测量数据整理。将现场记录的断层、裂隙产状、宽度、延伸情况、充填物等特征形成表格，部分裂隙特征汇总表见表1，通过表1数据制作出该坝段内的裂隙倾向与走向玫瑰花图。对测得的地质点进行整理，部分裂隙测量数据见表2。

表1 3#坝段部分裂隙特征统计表

表2 3#坝段地质编录部分测量数据表

（2）原始平面图展示：首先用原始测量数据将实测的裂隙逐条展示到CAD 图上，并添加必要的地质要素形成平面图底图。

（3）裂隙投影：运用坐标正算公式将实测裂隙投影至65m 高程建基面上。①反算实测点与投影点间连线的投影线长度L，L=ΔH/tanφ，其中ΔH 为实测点与设计建基面高程差，φ 为裂隙倾角，当基面超挖时，L 应为负值;②计算投影点的大地坐标：其计算公式为：

式中：α 为裂隙的倾向

将以上公式编辑到Excel 中，逐条计算出设计建基面上的裂隙坐标，裂隙投影成果表见表3。裂隙投影示意图见图2。

表3 3#坝段部分裂隙投影成果表

图2 裂隙投影示意图

（4）剖面图的绘制：各坝段垂直坝轴线分别布置3 条横剖面，利用投影后的裂隙与各剖面的相对关系和裂隙产状进行绘制。其中3B2剖面成果见图3。

图3 3#坝段3B2 剖面图

（5）编制地质说明：主要内容包括建基面形态的描述，地层岩性的描述，地质构造，工程地质、水文地质条件及其评价。

4 结语

（1）施工地质编录应客观地反应出开挖面揭露的各种地质现象，形成相应的平面展示图和剖面图，并编制地质说明。

（2）岩基开挖面多存在超挖，坐标正算的应用为室内成果的整理提供了依据和便利，提高了作图的准确性■