赤平投影在某工程巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用

井發(fā)坤++曾立+劉鐵鋒

摘要：巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析一直是巖土工程中的重要課題之一，研究、分析巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的方法有很多，赤平投影法是其中較為簡單、實(shí)用的方法之一，本文通過赤平投影對某工程巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并提出了合適的治理建議。

關(guān)鍵詞：巖質(zhì)邊坡；赤平投影；穩(wěn)定性分析；治理

0.引言

巖質(zhì)邊坡是在復(fù)雜的地質(zhì)作用下形成和發(fā)展的，具有一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，并賦存于一定的地質(zhì)環(huán)境中。影響巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的因素有很多，如巖石性質(zhì)、巖層結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、風(fēng)化作用、地震作用、氣候作用、地貌因素等等。赤平投影法主要基于巖層結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，分析邊坡上的結(jié)構(gòu)面和邊坡臨空面的空間組合關(guān)系，確定邊坡上可能不穩(wěn)定塊體的幾何形態(tài)、規(guī)模大小及可能變形位移的方向等，較直觀的做出邊坡穩(wěn)定性評價(jià)[1]。

1.赤平投影法的基本原理

赤平投影簡稱赤平投影，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。它是一種簡便、直觀、形象的綜合圖解方法。

圖1 赤平投影示意圖

這種投影就稱為赤平投影，由此得到的點(diǎn)、直線、平面在赤道平面上的投影圖，圖1左圖表示赤平投影原理的立體示意圖。圖上外圓代表投影球面，O點(diǎn)位球心。平面NESW為赤道平面，它與球面的交線為一個(gè)圓NESW，這個(gè)圓稱為赤道大圓。平面NASB為一通過投影球心O的傾斜平面，它的走向?yàn)镾N，傾向E，傾角為。這個(gè)平面與赤道平面的交線SN就是它的走向線。由于這個(gè)平面通過投影球心，因此，它與投影球面的交線，即它的球面投影為一直徑等于投影球直徑的圓NASB。半圓弧NAS是它在上半球的球面投影，半圓弧SBN是它在下半球是球面投影。由投影球的南極向該平面的球面投影發(fā)射射線，這些射線與赤道平面有一系列交點(diǎn)，這些交點(diǎn)的連線就構(gòu)成了該平面的赤平投影NCSD。圓弧NCS為該平面的上半球球面投影的赤平投影，它位于赤道大圓之內(nèi)，圓弧SDN為該平面的下半球球面投影的赤平投影，它位于赤道大圓之外。圖1右圖就為該平面的赤平投影圖。

2.工程概況

1.1 邊坡現(xiàn)狀

某現(xiàn)有邊坡全長75m，坡底高程一般182.6～188.4m，坡頂高程一般192.5～203.2m，坡高5m～19m，坡度70°～80°，面積1592m2。坡面大部分為砂巖，較平整，較陡，一般80°～85°；下部粉砂質(zhì)泥巖部分坡面較緩，一般30°～50°。

1.2 地質(zhì)條件

（1）地層巖性。邊坡坡頂部均分布?xì)埰路e層含碎石粘性土，碎石成分主要為砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及粉砂巖等，厚度0.3～1m。下伏基巖地層為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。

（2）地質(zhì)構(gòu)造。邊坡所處位置屬于剝蝕侵蝕低山殘丘地貌，構(gòu)造簡單，未見斷裂構(gòu)造形跡，構(gòu)造形跡主要為裂隙，坡體巖石主要發(fā)育3組裂隙：①NNE組J0：層面裂隙，傾向285°，傾角15°，局部與下部軟巖形成臨空狀態(tài)。②NNE組J1：傾向120°，傾角87°，裂面較平直粗糙，張開度較大（系卸荷引起），寬一般4～15cm，局部裂隙寬度可達(dá)30～50cm，長大，無膠結(jié)，一般裂隙密度0.3～0.5條/m；③NWW組J2：傾向44°，傾角85°，順坡向外傾，裂面較平直粗糙，張開度較大，寬一般1～4cm，長大，無膠結(jié)，裂隙密度0.2～4條/m。

（3）水文地質(zhì)。邊坡中賦存于第四系覆蓋層中的地下水主要靠大氣降雨補(bǔ)給，大部分降水沿斜坡快速向邊坡兩側(cè)排泄，少部分向深部下泄，補(bǔ)給地下水。邊坡地段的巖層內(nèi)地下水量不豐，邊坡未見泉水出露。

3.赤平投影法分析邊坡穩(wěn)定性

邊坡走向260°，巖層產(chǎn)狀285°∠15°，兩者走向夾角為65°，為微傾坡內(nèi)的斜向坡。僅邊坡坡頂分布少量第四系覆蓋層，坡體大部分為基巖，基巖內(nèi)主要發(fā)育J0、J1、J2三組裂隙，為了分析邊坡可能不穩(wěn)定塊體的穩(wěn)定性，分析各組結(jié)構(gòu)面及坡面的組合關(guān)系（見下表），作赤平投影圖予以評價(jià)（見圖2）。

結(jié)構(gòu)面 走向 傾向 傾角

坡面 260° 350° 80°

巖層面 20° 285° 15°

J1 210° 120° 87°

J2 134° 44° 85°

相交裂隙 交線傾向 交線傾角

J1與 J2 64° 85°

J1與巖層面 210° 4°

J2與巖層面 315° 13°

由邊坡巖體結(jié)構(gòu)面和坡面繪制的赤平投影圖可知：J1與巖層面組合交線傾向坡內(nèi)，傾角約4°，因此由J1與巖層面構(gòu)成的塊體較穩(wěn)定；J2與巖層面組合交線傾向坡外，傾角約13°，因此由J2與巖層面構(gòu)成的塊體以崩塌、掉塊為主；J1與J2的組合交線微傾坡外，傾角約85°，因此由J1與J2構(gòu)成的塊體以崩塌、掉塊為主。

4.治理建議

坡下為幼兒園及居民點(diǎn)，邊坡失穩(wěn)將對坡下幼兒園人員及居民的生命安全、財(cái)產(chǎn)構(gòu)成威脅，因此需對邊坡進(jìn)行支護(hù)處理，建議適當(dāng)修整坡面，清除易清理的松動危巖體和破碎巖塊，上部砂巖進(jìn)行錨桿錨固，下部粉砂質(zhì)泥巖進(jìn)行貼坡?lián)鯄χёo(hù)，布設(shè)截、排水系統(tǒng)等防護(hù)治理措施。

5.結(jié)語

（1）應(yīng)用赤平投影法對巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析簡單、直觀、形象[2]；（2）通過赤平投影對某邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行的分析，邊坡存在崩塌、掉塊的可能，需進(jìn)行治理；（3）建議修整坡面，清楚松動巖塊，對上部砂巖進(jìn)行錨桿錨固，下部粉砂質(zhì)泥巖進(jìn)行貼坡?lián)鯄χёo(hù)，坡面、坡體截排地表水及地下水。

【參考文獻(xiàn)】

[1]《工程地質(zhì)手冊》編委會.工程地質(zhì)手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社.2007.

[2]唐熊.鐘艷飛.赤平投影在某巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用[J]. 山西建筑，2010，（9）.

作者簡介：井發(fā)坤，男，漢族，助理工程師，本科 單位：長江三峽勘測研究院有限公司（武漢）

曾立，男，漢族，助理工程師，本科，單位：長江三峽勘測研究院有限公司（武漢），聯(lián)系電話：13638681209

劉鐵鋒，男，漢族，助理工程師，本科，單位：長江三峽勘測研究院有限公司（武漢），聯(lián)系電話：13638685489

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