岩体结构的工程地质分析.ppt

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1、朱章雄第八章岩体结构的工程地质分析§1极射赤平投影的原理及方法§2用吴氏网作结构面的赤平极射投影§3吴尔福、施密特网的特征§4实体比例投影的原理及作图方法§1极射赤平投影的原理及方法赤平极射投影的概念赤平极射投影的原理点、线、面的赤平投影两面夹角的测量及面的旋转方法赤平投影是一种作图的投影方法。最早应用于天文学上，表示星体在太空中的位置和它们之间的角度大小。后来在航海和地图学中也普遍采用。从上世纪初开始应用于地质科学以来，在晶体矿物学和构造地质学中，已获得广泛发展。上世纪60年代，该方法被引入工程地质学，最初用于岩体边坡的稳定性分析；后来在工程地质测绘和勘探资料分析、岩体结构分

2、析、地下洞室围岩稳定分析、应力分析和空间力系的求解方面都逐步得到应用。§1极射赤平投影的原理和方法（Stereographicprojection）极射赤平投影（Stereographicprojection）极射—从两极点出发赤平：赤道平面从两极出发，把线、面投影到赤平面上。赤平极射投影及其原理赤平极射投影：简称赤平投影，主要用来表示线、面的方位，相互间的角距关系及其运动轨迹，把物体三维空间的几何要素（线、面）反映在投影平面上进行研究处理。是一种简便、直观的计算方法，又是一种形象、综合的定量图解，广泛应用于地质科学中。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

3、面的许多实际问题，因此，它是研究地质构造的不可缺少的一种手段。工程地质中，用来表示优势结构面或某些重要结构面的产状及其空间组合关系；在分析岩体稳定性时，还可用其来表示临空面、边坡面、工程作用力、岩体阻抗力及岩体变形滑移方向等。赤平极射投影及其原理（续）一切通过球心的线和面，延伸后均会与球面相交，并在球面上形成大圆和点相连，将大圆和点投影到赤道平面上，这种投影称为极射赤平投影。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，简

4、称大圆弧。投影原理投影要素：1.投影球2.赤平面：过投影球球心的水平面3.基圆：赤平面与球面相交的大圆（赤平大圆）。凡过球心的平面与球面相交的大圆，统称为大圆，不过球心的平面与球面相交所成的圆统称为小圆。4.极射点：球上两极发射点，分为上半球投影和下半球投影二、基本原理1.线的投影：直线(OG)产状：90°∠40°,投影到赤平面上为H点。OD为直线的倾伏向，HD为倾伏角。2.平面的投影：平面(PGF)产状:SN/90°∠40°,投影到赤平面上为PHF。PF代表走向，OH代表倾向，DH代表倾角。线的投影面的投影平面的投影设一平面走向南北、向东倾斜、倾角40°，若此平面过球心，则其

5、与下半球面相交为大圆弧PGF，以Ａ点为发射点，PGF弧在赤平面上的投影为PHF弧。PHF弧向东凸出，代表平面向东倾斜、走向南北，DH之长短代表平面的倾角直线的投影设一直线向东倾伏、倾伏角40°，此线交下半球面于G点。以A为发射点，球面上的G点在赤平面上的投影为H。HD的长短代表直线的倾伏角、D的方位角即直线的倾伏向。同理，一条直线向南西倾伏、倾伏角20°，此线交下半球面于J点，其赤平投影为K。为了准确、迅速地作图或量度方向，可采用投影网。常用的有吴尔福网（简称吴氏网，也称等角距网）（图4A）和旋密特网（等面积网）（图4B），以及据其改换形式而成的极等角度网（图4C）和极等面积网

6、（赖特网）（图4D）。吴尔福网与施密特网基本特点相同，下面以吴尔福网为例介绍投影网。吴尔福投影网结构要素基圆　 即赤平面与球面的交线，是网的边缘大圆。由正北顺时针为0°－360°，每小格2°，表示方位角，如走向、倾向、倾伏向等。两个直径　 分别为南北走向和东西走向直立平面的投影。自圆心→基圆为90°→0°，每小格2°，表示倾角、倾伏角。经线大圆　是通过球心的一系列走向南北、向东或向西倾斜的平面的投影，自南北直径向基圆代表倾角由陡到缓的倾斜平面。纬线小圆　是一系列不通过球心的东西走向的直立平面的投影。它们将南北向直径、经线大圆和基圆等分，每小格2°。吴氏投影网A-吴尔福网B-施密

7、特网C-极等角度网D-极等面积网（赖特网）与其他投影网的比较操作将透明纸（或透明胶片等）蒙在吴氏网上，描绘基圆及“＋”字中心，固定网心，使透明纸能旋转。然后在透明纸上标上N、E、S、W。平面的投影标绘产状SE120°∠30°的平面将透明纸上的指北标记Ｎ与投影网正北重合，以北为0°，在基圆上顺时针数至120°得一点D，为平面的倾向（图A）。转动透明纸将D点移至东西直径上（转至南北直径也可），自D点向圆心数30°得C点，标绘C所在的经线大圆弧（图B中之ACB），AB为平面的走向。转动透明纸，使指