基于赤平極射投影法的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面分析

陳麗芹++陳承++高兆全++張亮

摘 要：采用測線法對白音諾爾鉛鋅礦南區(qū)950 m中段結(jié)構(gòu)面進行了詳細調(diào)查，認為結(jié)構(gòu)面主要類型為構(gòu)造結(jié)構(gòu)面、節(jié)理裂隙多處于閉合或微張狀態(tài)，介紹如何用Dips軟件處理構(gòu)造地質(zhì)測量數(shù)據(jù)作出圖件，并結(jié)合鉛鋅礦調(diào)查所測數(shù)據(jù)，利用該軟件對結(jié)構(gòu)面調(diào)查結(jié)果進行赤平極射投影分析，最終得到該中段的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面。

關(guān)鍵詞：赤平極射投影 優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面 Dips軟件 節(jié)理裂隙

中圖分類號：U417 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（a）-0108-04

Study on the Preferred Plane Via Hemispherical Projection

CHEN Liqin1 CHEN Cheng2 GAO Zhaoquan1 ZHANG Liang2

（1.Chifeng NFC Baiyinnuoer Mining Co.， Ltd.， Chifeng 024000 ，China；2. School of Resource and Environment Engineering，Jiangxi University of Science and Technology， Ganzhou 341000， China）

Abstract：Scanline method is used respectively to conduct a detailed investigation around south of 950m section in Baiyinnuoer zinc-lead deposit.Concluding that structural surface is mainly tectonic structural surface. Joint fissure are mostly closed or a little opened. Meantimes introducing how to deal with the measurement data of structural geology and constructe the maps. Based on investigative data in Baiyinnuoer zinc-lead deposit， Analysis of structural plane survey results by using hemispherical projection method in order to get the final preferred plane.

Key words：Hemispherical projection Preferred plane Soft ware Dips Joint fissure

在工程地質(zhì)中，一般以巖體作為研究對象，巖塊和結(jié)構(gòu)面構(gòu)成巖體兩個重要部分，巖體中的結(jié)構(gòu)面對巖體整體性質(zhì)產(chǎn)生重要影響，這也是巖體區(qū)別于巖塊最本質(zhì)的特征，巖體中的結(jié)構(gòu)面通常指各種厚度相對較小、具有一定方向的不連續(xù)地質(zhì)界面。結(jié)構(gòu)面的規(guī)模、性質(zhì)、分布以及產(chǎn)狀的不同決定了整個巖體的工程地質(zhì)特性。同時由于其強度較巖塊明顯減弱。巖體破壞總是沿相對較小阻力面發(fā)生，且結(jié)構(gòu)面間物質(zhì)軟弱松散、抗剪強度低，因此結(jié)構(gòu)面往往成為巖體破壞的主控因素。

結(jié)構(gòu)面性質(zhì)很大程度上影響了巖體穩(wěn)定性，如何評價結(jié)構(gòu)面對巖體的影響程度，可以通過引進優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的概念試圖解決這一問題，通過優(yōu)勢指標(biāo)法可以找到真正的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面，優(yōu)勢指標(biāo)一般包括時間、產(chǎn)狀、數(shù)量、性質(zhì)四個因素，通常從地質(zhì)優(yōu)勢和統(tǒng)計優(yōu)勢兩個基本角度出發(fā)尋找真正的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面，本文僅從統(tǒng)計學(xué)的角度試圖找到最終的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面，即同一區(qū)間數(shù)量上占優(yōu)的平均產(chǎn)狀即優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀。

內(nèi)蒙古白音諾爾鉛鋅礦經(jīng)過30多年的開采，井下遺留下大量采空區(qū)，導(dǎo)致空區(qū)周邊巷道圍巖內(nèi)出現(xiàn)較多的節(jié)理裂隙等不連續(xù)面。且大小不一，形態(tài)各異。

研究如何對所測節(jié)理裂隙進行分組并有效反映結(jié)構(gòu)面賦存對整體穩(wěn)定性影響程度具有重大意義。

該文以內(nèi)蒙古白音諾爾鉛鋅礦南區(qū)950 m中段為研究對象，對鉛鋅礦節(jié)理裂隙構(gòu)造特征進行測量并統(tǒng)計，簡述如何用Dips軟件處理所得構(gòu)造地質(zhì)學(xué)數(shù)據(jù)并繪制傾角、傾向符號極點圖，玫瑰花圖以及等值線圖，通過比較分析上述圖件并結(jié)合現(xiàn)場實際勘察情況最終得到該中段的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面。

1 應(yīng)用Dips軟件處理構(gòu)造地質(zhì)測量數(shù)據(jù)

Dips軟件可以用來分析處理地質(zhì)定位數(shù)據(jù)，進行赤平投影分析，在構(gòu)造地質(zhì)測量使用較多。通過繪制極點圖、玫瑰花圖、等值線圖等統(tǒng)計圖件來分析測量數(shù)據(jù)，使用非常方便，但由于目前一般大都使用該軟件的漢化版本，而該版本漢化程度較低，因此應(yīng)用相對較少。關(guān)于Dips軟件相關(guān)基本功能主要包括以下幾個方面。

1.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

從文件中選擇“新建”完成表格基本設(shè)置，基本設(shè)置顯示默認的兩列數(shù)據(jù)，類型分別為傾角、傾向，根據(jù)需要可以更改數(shù)據(jù)類型比如走向/傾角、傾向/傾伏角等組合，同時可以任意增加行或列，通過從原始數(shù)據(jù)excle文件中復(fù)制所需數(shù)據(jù)，粘貼到Dips表格中，即可以完成導(dǎo)入工作。

1.2 視圖

根據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)，文件可以自動形成各種圖件，包括下面幾種。

1.2.1 極點圖

在定位數(shù)據(jù)中，極點圖是最基本的表示方法，一條線或面（如線理或節(jié)理法線）投影到極點圖中，在圖中表現(xiàn)為統(tǒng)一的一個極點形式。另外，符號極點圖可以通過顏色、符號顯示數(shù)據(jù)屬性特征，另外，極點圖可以用來分析各種面理的空間組合關(guān)系。

1.2.2 散點圖

數(shù)據(jù)分布在直角坐標(biāo)系平面上，允許通過將挖一致的極點數(shù)繪制成符號，從而可視化分析極點分布（密度）特征。如果需要可以添加“視圖”-“疊覆等值線”，從而更清楚地顯示數(shù)據(jù)點分布特征。endprint

1.2.3 玫瑰圖

通過“視圖”-“玫瑰圖”或工具欄“玫瑰圖”實現(xiàn)。將三維構(gòu)造簡化為二維展示，默認的玫瑰圖每10 °一個統(tǒng)計單元，也可以點擊右鍵，“玫瑰圖選項”進行必要改動。繪制玫瑰花圖過程簡單，能直觀清楚反映主要節(jié)理特征，在分析區(qū)域構(gòu)造是效果顯著。

1.2.4 等值線圖

通過“視圖”-“等值線圖”或“工具欄”-“等值線圖”來實現(xiàn)，等值線圖是Dips用于平均分析或者極密分析的主要工具。表示極點統(tǒng)計密度，并不與極點圖或者散點圖的分布完全對應(yīng)。

該文主要結(jié)合調(diào)查測得數(shù)據(jù)，繪制符號極點圖、玫瑰花圖和等值線圖，通過導(dǎo)出圖像，可以得到所需完整圖件。除此之外，Dips軟件還有添加面、添加系列、輸入文本等基本功能，在此不贅述。

1.3 主要結(jié)構(gòu)面分析功能

（1）繪制極點投影圖。極點代表空間平面的法線投影，可以使三維變?yōu)槎S，利于直觀分析，這點在優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組分析中作用極大。

（2）以彩色填充和線狀的方式作極點密度等值線圖（Schmidt分布和Fisher分布）。

（3）選擇節(jié)理極密中心位置，繪出對應(yīng)的優(yōu)勢赤平投影大圓，并計算出極密部位（相當(dāng)于優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面）的平均產(chǎn)狀，以文件形式存放。

（4）可選擇產(chǎn)狀定量數(shù)據(jù)和描述結(jié)構(gòu)面特征的定性數(shù)據(jù)，分別繪制出頻率密度直方圖。圖件均可以形成DXF格式，并能方便地由AutoCAD繪圖軟件包調(diào)用。

（5）其他分析功能。該軟件包還有數(shù)據(jù)篩選和對符合條件的數(shù)據(jù)進行優(yōu)勢方位分析的功能。

2 工程實例

2.1 工程概況

白音諾爾鉛鋅目前采用淺孔留礦法和分段空場法，經(jīng)過30多年的開采，井下遺留大量采空區(qū)，礦山現(xiàn)階段未經(jīng)處理的大采空區(qū)有南區(qū)1#礦體、2#礦體、3#礦體群等，其中直通地表的較小采空區(qū)面積在2000～3000 m2之間，另外一個空區(qū)面積在6000 m2左右，大型隱伏空區(qū)體積大約有60多萬 m3。遺留的大量采空區(qū)引起地壓產(chǎn)生，致使巖體受力平衡遭到破壞，由此產(chǎn)生的大大小小的裂隙對巖體穩(wěn)定性構(gòu)成嚴重威脅。為礦山現(xiàn)階段的生產(chǎn)以及后續(xù)的各項工作安全進行，有必要對礦區(qū)內(nèi)有可能影響礦山安全的結(jié)構(gòu)面進行統(tǒng)計分析，得出優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面，為后續(xù)工程安全評價提供驗證依據(jù)。

2.2 結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計分析

本次結(jié)構(gòu)面調(diào)查采用測線法對現(xiàn)場進行調(diào)查如圖1，測線法的基本做法是在巖石露頭或平硐內(nèi)布置一條皮尺，長度為15～20 m，首先量測皮尺的走向和傾角，然后對與此皮尺相交的節(jié)理，逐條記錄其樁號、傾向、傾角、半跡長與隙寬。這里，半跡長是指節(jié)理在皮尺一側(cè)的那段長度[2]。有些節(jié)理延伸較長，無法量測其半跡長度，在此取刪節(jié)長度c為1 m。研究區(qū)南區(qū)950 m中段數(shù)據(jù)輸入情況見圖2。

結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計分析主要對象為結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀，根據(jù)產(chǎn)狀對巖體結(jié)構(gòu)面進行分組求出每組結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢產(chǎn)狀。通過分析結(jié)構(gòu)面玫瑰花圖和Schmidt投影網(wǎng)可以粗略找出相對優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，進而結(jié)合繪制的極點等值線圖可以精確的讀出準確的每組優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀數(shù)據(jù)。

相較而言，從極射赤平投影所做的等值線圖可直觀清晰找出優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，該方法目前是工程地質(zhì)界常用的表示方法。結(jié)構(gòu)面方位的離散程度可根據(jù)等值線圖的形狀和大小來反映，等值線圖的中心點即代表一組結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，等面積投影網(wǎng)上點的分布可構(gòu)成各種優(yōu)選產(chǎn)狀圖解，產(chǎn)狀圖解格式有4種類型。

（1）極密型：表明在局部的相對集中現(xiàn)象，表現(xiàn)為單一、高度集中特征，突出結(jié)構(gòu)面的優(yōu)選產(chǎn)狀。

（2）環(huán)帶型：通常包含一個甚至多個明確的極密區(qū)，環(huán)帶大圓極點代表環(huán)帶軸，投影點沿網(wǎng)的徑線大圓成環(huán)帶分布，?？梢妰蓚€環(huán)帶交叉現(xiàn)象，表明結(jié)構(gòu)面是共面的。

（3）小圓環(huán)帶型：投影點環(huán)狀分布于小圓上，內(nèi)無極密區(qū)，表示優(yōu)選產(chǎn)狀為環(huán)帶軸與結(jié)構(gòu)面所成的固定交角。

（4）均勻型或隨機定向型：投影點分布均勻，沒有典型的局部集中形態(tài)，在自然界中非常少見，但方便進行結(jié)構(gòu)面分組。

實際工程中常常運用一定的軟件來分析結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢產(chǎn)狀或組系特征。Dips軟件是應(yīng)用較為廣泛的一種，其雛形是由加拿大多倫多大學(xué)巖石力學(xué)研究室MS.Diedrichs和E.Hoek于1989年開發(fā)的“赤平投影結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析軟件包”。經(jīng)過多次改進，它已經(jīng)發(fā)展成一個功能極強的地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析軟件

通過前期現(xiàn)場測得的數(shù)據(jù)，并運用Dips軟件，繪出南區(qū)950 m中段結(jié)構(gòu)面符號極點分布圖、傾向玫瑰花圖和極點等值線圖，見圖3～圖6。

從圖3可知，傾角可以簡單劃分成7組，每組都有統(tǒng)一區(qū)間，第七組區(qū)間為78.57 °至90.00 °，數(shù)量占據(jù)主要優(yōu)勢為14個。從圖4可知，傾向可以簡單劃分成7組，每組都有統(tǒng)一區(qū)間，第七組區(qū)間為307.29 °至358.00 °，數(shù)量占據(jù)主要優(yōu)勢為20個。從圖6作圖可知，圖中代表優(yōu)勢產(chǎn)狀的曲線，產(chǎn)狀為309 °∠84 °。

3 結(jié)語

對礦山南區(qū)950 m中段利用測線法分別做了結(jié)構(gòu)面調(diào)查，并用赤平投影法進行了分析，分析得到巖體結(jié)構(gòu)面主要特征如下：

（1）通過利用Dips軟件可以處理構(gòu)造測量數(shù)據(jù)并得到玫瑰花圖、極點圖、等值線圖等統(tǒng)計圖件。

（2）950 m中段結(jié)構(gòu)面大多為閉合的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。

（3）從傾向玫瑰圖和極點等值線圖可以得出，南區(qū)950 m中段優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面為309°∠84°。

參考文獻

[1] 韓業(yè)鳴，劉正桃，方同輝.紅石銅礦裂隙構(gòu)造分布特征研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2011，11（20）：1671-1815.

[2] 張浩然.巖體結(jié)構(gòu)面地質(zhì)特征與幾何要素研究[D].南京：河海大學(xué)，2008.

[3] 楊時業(yè)，侯克鵬，楊會明.基于結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析[J].有色金屬，2011，63（4）.

[4] 鐘文，金解放，曾芳金.基于優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的礦山邊坡穩(wěn)定性分析[J].中國鎢業(yè)，2008，23（2）.

[5] 朱婷，黃宜勝，郭建.基于優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論的高陡巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2010，37（2）.

[6] 劉強，胡斌，王新剛.青海松樹南溝礦區(qū)臺階邊坡破壞類型分析[J].中國礦業(yè)，2013，22（8）.

[7] 李亮輝.裂隙巖體隧道滲流場分析與防排水技術(shù)研究[D].長沙：長沙理工大學(xué)， 2007.

[8] 解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.endprint

1.2.3 玫瑰圖

通過“視圖”-“玫瑰圖”或工具欄“玫瑰圖”實現(xiàn)。將三維構(gòu)造簡化為二維展示，默認的玫瑰圖每10 °一個統(tǒng)計單元，也可以點擊右鍵，“玫瑰圖選項”進行必要改動。繪制玫瑰花圖過程簡單，能直觀清楚反映主要節(jié)理特征，在分析區(qū)域構(gòu)造是效果顯著。

1.2.4 等值線圖

通過“視圖”-“等值線圖”或“工具欄”-“等值線圖”來實現(xiàn)，等值線圖是Dips用于平均分析或者極密分析的主要工具。表示極點統(tǒng)計密度，并不與極點圖或者散點圖的分布完全對應(yīng)。

該文主要結(jié)合調(diào)查測得數(shù)據(jù)，繪制符號極點圖、玫瑰花圖和等值線圖，通過導(dǎo)出圖像，可以得到所需完整圖件。除此之外，Dips軟件還有添加面、添加系列、輸入文本等基本功能，在此不贅述。

1.3 主要結(jié)構(gòu)面分析功能

（1）繪制極點投影圖。極點代表空間平面的法線投影，可以使三維變?yōu)槎S，利于直觀分析，這點在優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組分析中作用極大。

（2）以彩色填充和線狀的方式作極點密度等值線圖（Schmidt分布和Fisher分布）。

（3）選擇節(jié)理極密中心位置，繪出對應(yīng)的優(yōu)勢赤平投影大圓，并計算出極密部位（相當(dāng)于優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面）的平均產(chǎn)狀，以文件形式存放。

（4）可選擇產(chǎn)狀定量數(shù)據(jù)和描述結(jié)構(gòu)面特征的定性數(shù)據(jù)，分別繪制出頻率密度直方圖。圖件均可以形成DXF格式，并能方便地由AutoCAD繪圖軟件包調(diào)用。

（5）其他分析功能。該軟件包還有數(shù)據(jù)篩選和對符合條件的數(shù)據(jù)進行優(yōu)勢方位分析的功能。

2 工程實例

2.1 工程概況

白音諾爾鉛鋅目前采用淺孔留礦法和分段空場法，經(jīng)過30多年的開采，井下遺留大量采空區(qū)，礦山現(xiàn)階段未經(jīng)處理的大采空區(qū)有南區(qū)1#礦體、2#礦體、3#礦體群等，其中直通地表的較小采空區(qū)面積在2000～3000 m2之間，另外一個空區(qū)面積在6000 m2左右，大型隱伏空區(qū)體積大約有60多萬 m3。遺留的大量采空區(qū)引起地壓產(chǎn)生，致使巖體受力平衡遭到破壞，由此產(chǎn)生的大大小小的裂隙對巖體穩(wěn)定性構(gòu)成嚴重威脅。為礦山現(xiàn)階段的生產(chǎn)以及后續(xù)的各項工作安全進行，有必要對礦區(qū)內(nèi)有可能影響礦山安全的結(jié)構(gòu)面進行統(tǒng)計分析，得出優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面，為后續(xù)工程安全評價提供驗證依據(jù)。

2.2 結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計分析

本次結(jié)構(gòu)面調(diào)查采用測線法對現(xiàn)場進行調(diào)查如圖1，測線法的基本做法是在巖石露頭或平硐內(nèi)布置一條皮尺，長度為15～20 m，首先量測皮尺的走向和傾角，然后對與此皮尺相交的節(jié)理，逐條記錄其樁號、傾向、傾角、半跡長與隙寬。這里，半跡長是指節(jié)理在皮尺一側(cè)的那段長度[2]。有些節(jié)理延伸較長，無法量測其半跡長度，在此取刪節(jié)長度c為1 m。研究區(qū)南區(qū)950 m中段數(shù)據(jù)輸入情況見圖2。

結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計分析主要對象為結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀，根據(jù)產(chǎn)狀對巖體結(jié)構(gòu)面進行分組求出每組結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢產(chǎn)狀。通過分析結(jié)構(gòu)面玫瑰花圖和Schmidt投影網(wǎng)可以粗略找出相對優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，進而結(jié)合繪制的極點等值線圖可以精確的讀出準確的每組優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀數(shù)據(jù)。

相較而言，從極射赤平投影所做的等值線圖可直觀清晰找出優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，該方法目前是工程地質(zhì)界常用的表示方法。結(jié)構(gòu)面方位的離散程度可根據(jù)等值線圖的形狀和大小來反映，等值線圖的中心點即代表一組結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，等面積投影網(wǎng)上點的分布可構(gòu)成各種優(yōu)選產(chǎn)狀圖解，產(chǎn)狀圖解格式有4種類型。

（1）極密型：表明在局部的相對集中現(xiàn)象，表現(xiàn)為單一、高度集中特征，突出結(jié)構(gòu)面的優(yōu)選產(chǎn)狀。

（2）環(huán)帶型：通常包含一個甚至多個明確的極密區(qū)，環(huán)帶大圓極點代表環(huán)帶軸，投影點沿網(wǎng)的徑線大圓成環(huán)帶分布，常可見兩個環(huán)帶交叉現(xiàn)象，表明結(jié)構(gòu)面是共面的。

（3）小圓環(huán)帶型：投影點環(huán)狀分布于小圓上，內(nèi)無極密區(qū)，表示優(yōu)選產(chǎn)狀為環(huán)帶軸與結(jié)構(gòu)面所成的固定交角。

（4）均勻型或隨機定向型：投影點分布均勻，沒有典型的局部集中形態(tài)，在自然界中非常少見，但方便進行結(jié)構(gòu)面分組。

實際工程中常常運用一定的軟件來分析結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢產(chǎn)狀或組系特征。Dips軟件是應(yīng)用較為廣泛的一種，其雛形是由加拿大多倫多大學(xué)巖石力學(xué)研究室MS.Diedrichs和E.Hoek于1989年開發(fā)的“赤平投影結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析軟件包”。經(jīng)過多次改進，它已經(jīng)發(fā)展成一個功能極強的地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析軟件

通過前期現(xiàn)場測得的數(shù)據(jù)，并運用Dips軟件，繪出南區(qū)950 m中段結(jié)構(gòu)面符號極點分布圖、傾向玫瑰花圖和極點等值線圖，見圖3～圖6。

從圖3可知，傾角可以簡單劃分成7組，每組都有統(tǒng)一區(qū)間，第七組區(qū)間為78.57 °至90.00 °，數(shù)量占據(jù)主要優(yōu)勢為14個。從圖4可知，傾向可以簡單劃分成7組，每組都有統(tǒng)一區(qū)間，第七組區(qū)間為307.29 °至358.00 °，數(shù)量占據(jù)主要優(yōu)勢為20個。從圖6作圖可知，圖中代表優(yōu)勢產(chǎn)狀的曲線，產(chǎn)狀為309 °∠84 °。

3 結(jié)語

對礦山南區(qū)950 m中段利用測線法分別做了結(jié)構(gòu)面調(diào)查，并用赤平投影法進行了分析，分析得到巖體結(jié)構(gòu)面主要特征如下：

（1）通過利用Dips軟件可以處理構(gòu)造測量數(shù)據(jù)并得到玫瑰花圖、極點圖、等值線圖等統(tǒng)計圖件。

（2）950 m中段結(jié)構(gòu)面大多為閉合的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。

（3）從傾向玫瑰圖和極點等值線圖可以得出，南區(qū)950 m中段優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面為309°∠84°。

參考文獻

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1.2.3 玫瑰圖

通過“視圖”-“玫瑰圖”或工具欄“玫瑰圖”實現(xiàn)。將三維構(gòu)造簡化為二維展示，默認的玫瑰圖每10 °一個統(tǒng)計單元，也可以點擊右鍵，“玫瑰圖選項”進行必要改動。繪制玫瑰花圖過程簡單，能直觀清楚反映主要節(jié)理特征，在分析區(qū)域構(gòu)造是效果顯著。

1.2.4 等值線圖

通過“視圖”-“等值線圖”或“工具欄”-“等值線圖”來實現(xiàn)，等值線圖是Dips用于平均分析或者極密分析的主要工具。表示極點統(tǒng)計密度，并不與極點圖或者散點圖的分布完全對應(yīng)。

該文主要結(jié)合調(diào)查測得數(shù)據(jù)，繪制符號極點圖、玫瑰花圖和等值線圖，通過導(dǎo)出圖像，可以得到所需完整圖件。除此之外，Dips軟件還有添加面、添加系列、輸入文本等基本功能，在此不贅述。

1.3 主要結(jié)構(gòu)面分析功能

（1）繪制極點投影圖。極點代表空間平面的法線投影，可以使三維變?yōu)槎S，利于直觀分析，這點在優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組分析中作用極大。

（2）以彩色填充和線狀的方式作極點密度等值線圖（Schmidt分布和Fisher分布）。

（3）選擇節(jié)理極密中心位置，繪出對應(yīng)的優(yōu)勢赤平投影大圓，并計算出極密部位（相當(dāng)于優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面）的平均產(chǎn)狀，以文件形式存放。

（4）可選擇產(chǎn)狀定量數(shù)據(jù)和描述結(jié)構(gòu)面特征的定性數(shù)據(jù)，分別繪制出頻率密度直方圖。圖件均可以形成DXF格式，并能方便地由AutoCAD繪圖軟件包調(diào)用。

（5）其他分析功能。該軟件包還有數(shù)據(jù)篩選和對符合條件的數(shù)據(jù)進行優(yōu)勢方位分析的功能。

2 工程實例

2.1 工程概況

白音諾爾鉛鋅目前采用淺孔留礦法和分段空場法，經(jīng)過30多年的開采，井下遺留大量采空區(qū)，礦山現(xiàn)階段未經(jīng)處理的大采空區(qū)有南區(qū)1#礦體、2#礦體、3#礦體群等，其中直通地表的較小采空區(qū)面積在2000～3000 m2之間，另外一個空區(qū)面積在6000 m2左右，大型隱伏空區(qū)體積大約有60多萬 m3。遺留的大量采空區(qū)引起地壓產(chǎn)生，致使巖體受力平衡遭到破壞，由此產(chǎn)生的大大小小的裂隙對巖體穩(wěn)定性構(gòu)成嚴重威脅。為礦山現(xiàn)階段的生產(chǎn)以及后續(xù)的各項工作安全進行，有必要對礦區(qū)內(nèi)有可能影響礦山安全的結(jié)構(gòu)面進行統(tǒng)計分析，得出優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面，為后續(xù)工程安全評價提供驗證依據(jù)。

2.2 結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計分析

本次結(jié)構(gòu)面調(diào)查采用測線法對現(xiàn)場進行調(diào)查如圖1，測線法的基本做法是在巖石露頭或平硐內(nèi)布置一條皮尺，長度為15～20 m，首先量測皮尺的走向和傾角，然后對與此皮尺相交的節(jié)理，逐條記錄其樁號、傾向、傾角、半跡長與隙寬。這里，半跡長是指節(jié)理在皮尺一側(cè)的那段長度[2]。有些節(jié)理延伸較長，無法量測其半跡長度，在此取刪節(jié)長度c為1 m。研究區(qū)南區(qū)950 m中段數(shù)據(jù)輸入情況見圖2。

結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計分析主要對象為結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀，根據(jù)產(chǎn)狀對巖體結(jié)構(gòu)面進行分組求出每組結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢產(chǎn)狀。通過分析結(jié)構(gòu)面玫瑰花圖和Schmidt投影網(wǎng)可以粗略找出相對優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，進而結(jié)合繪制的極點等值線圖可以精確的讀出準確的每組優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀數(shù)據(jù)。

相較而言，從極射赤平投影所做的等值線圖可直觀清晰找出優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，該方法目前是工程地質(zhì)界常用的表示方法。結(jié)構(gòu)面方位的離散程度可根據(jù)等值線圖的形狀和大小來反映，等值線圖的中心點即代表一組結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，等面積投影網(wǎng)上點的分布可構(gòu)成各種優(yōu)選產(chǎn)狀圖解，產(chǎn)狀圖解格式有4種類型。

（1）極密型：表明在局部的相對集中現(xiàn)象，表現(xiàn)為單一、高度集中特征，突出結(jié)構(gòu)面的優(yōu)選產(chǎn)狀。

（2）環(huán)帶型：通常包含一個甚至多個明確的極密區(qū)，環(huán)帶大圓極點代表環(huán)帶軸，投影點沿網(wǎng)的徑線大圓成環(huán)帶分布，?？梢妰蓚€環(huán)帶交叉現(xiàn)象，表明結(jié)構(gòu)面是共面的。

（3）小圓環(huán)帶型：投影點環(huán)狀分布于小圓上，內(nèi)無極密區(qū)，表示優(yōu)選產(chǎn)狀為環(huán)帶軸與結(jié)構(gòu)面所成的固定交角。

（4）均勻型或隨機定向型：投影點分布均勻，沒有典型的局部集中形態(tài)，在自然界中非常少見，但方便進行結(jié)構(gòu)面分組。

實際工程中常常運用一定的軟件來分析結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢產(chǎn)狀或組系特征。Dips軟件是應(yīng)用較為廣泛的一種，其雛形是由加拿大多倫多大學(xué)巖石力學(xué)研究室MS.Diedrichs和E.Hoek于1989年開發(fā)的“赤平投影結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析軟件包”。經(jīng)過多次改進，它已經(jīng)發(fā)展成一個功能極強的地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析軟件

通過前期現(xiàn)場測得的數(shù)據(jù)，并運用Dips軟件，繪出南區(qū)950 m中段結(jié)構(gòu)面符號極點分布圖、傾向玫瑰花圖和極點等值線圖，見圖3～圖6。

從圖3可知，傾角可以簡單劃分成7組，每組都有統(tǒng)一區(qū)間，第七組區(qū)間為78.57 °至90.00 °，數(shù)量占據(jù)主要優(yōu)勢為14個。從圖4可知，傾向可以簡單劃分成7組，每組都有統(tǒng)一區(qū)間，第七組區(qū)間為307.29 °至358.00 °，數(shù)量占據(jù)主要優(yōu)勢為20個。從圖6作圖可知，圖中代表優(yōu)勢產(chǎn)狀的曲線，產(chǎn)狀為309 °∠84 °。

3 結(jié)語

對礦山南區(qū)950 m中段利用測線法分別做了結(jié)構(gòu)面調(diào)查，并用赤平投影法進行了分析，分析得到巖體結(jié)構(gòu)面主要特征如下：

（1）通過利用Dips軟件可以處理構(gòu)造測量數(shù)據(jù)并得到玫瑰花圖、極點圖、等值線圖等統(tǒng)計圖件。

（2）950 m中段結(jié)構(gòu)面大多為閉合的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。

（3）從傾向玫瑰圖和極點等值線圖可以得出，南區(qū)950 m中段優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面為309°∠84°。

參考文獻

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