錢 威

中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)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(wěn)定性分析中的應(yīng)用

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以上海市金山區(qū)大金山島危巖體為研究對(duì)象，根據(jù)巖體坡面角度以及裂隙參數(shù)，采用赤平投影分析的方法，對(duì)危巖區(qū)巖體作出穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，為危巖體的整治提供oaaz

一、項(xiàng)目概述

(一)地理位置

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

(二)區(qū)域地質(zhì)

大金山島是由晚侏羅紀(jì)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(diǎn)勘查區(qū)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(qū)主要為侏羅系黃尖組的火山巖組成的(J3h)石英斑巖。巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，抗風(fēng)化能力差，完整度較低，物理力學(xué)性質(zhì)較差。據(jù)現(xiàn)場調(diào)繪資料，巖體構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙發(fā)育，多呈張開型，裂隙延展性好，微張，結(jié)構(gòu)面平直-較平直、粗糙、無充填。

(三)危巖區(qū)裂隙構(gòu)造

危巖區(qū)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育。主要發(fā)育三組構(gòu)造裂隙，各節(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)面較平直、較光滑。

L3：傾向305-320°，傾角56-63°，是危巖體側(cè)緣發(fā)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(jié)構(gòu)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(guān)系和運(yùn)動(dòng)軌跡，把物體三維空間的幾何要素(面、線)投影到平面上來進(jìn)行研究。

(一)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。

(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(nèi)標(biāo)有東西和南北直徑線。

極射點(diǎn)：球上兩極發(fā)射點(diǎn)，分上半球投影和下球投影。

三、應(yīng)用分析

基巖形成的危巖體定性評(píng)價(jià)主要采取危巖體臨空面和優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面，作結(jié)構(gòu)面與不同臨空面方向的赤平投影圖，根據(jù)赤平投影圖來分析結(jié)構(gòu)面組合與臨空面的關(guān)系，進(jìn)而分析危巖的穩(wěn)定性。

(一)危巖區(qū)赤平投影圖

圖1 危巖Ⅰ區(qū)赤平投影分析圖

圖2 危巖Ⅱ區(qū)赤平投影分析圖

(二)危巖區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

危巖Ⅰ區(qū)：從圖中可以看出L3與臨空面近于垂直，不利于巖體的穩(wěn)定；L1與臨空面傾向相近，且夾角較小，不利于巖體的穩(wěn)定，該組裂隙為危巖體后緣裂隙，易使危巖體發(fā)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(wěn)定，該組裂隙為危巖體層面，易使危巖體發(fā)生滑移破壞。

危巖Ⅱ區(qū)：從圖中可以看出L3與坡面近于垂直，不利于巖體的穩(wěn)定，該組裂隙為危巖體節(jié)理裂隙，易使危巖體發(fā)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(wěn)定，該組裂隙為危巖體后緣裂隙，易使危巖體發(fā)生拉裂破壞。

四、結(jié)束語

邊坡作為工程施工的重要組成部分，其穩(wěn)定性一直是巖土工程關(guān)注的重要內(nèi)容之一。近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各項(xiàng)基礎(chǔ)性建設(shè)工程方興未艾，邊坡就隨著各項(xiàng)工程的施工鋪展開來。作為邊坡一大分類的巖質(zhì)邊坡，其失穩(wěn)給交通、建筑帶來了極大的威脅。而由于實(shí)際巖體中含有大量不同的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)面(層面、解理、裂隙、軟弱夾層、斷層及破碎帶等)給巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析帶來了巨大的困難。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)力分析等方面的許多實(shí)際問題，因此，它是研究地質(zhì)構(gòu)造的一種有效手段，在我國工程地質(zhì)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

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