坐標(biāo)正算在巖基地質(zhì)編錄中的應(yīng)用

宋五朋

（1.河南省水利勘測有限公司 鄭州 450008 2.河南省特殊巖土環(huán)境控制工程技術(shù)研究中心 鄭州 450008）

施工過程中實際開挖基巖面多與設(shè)計建基面有一定的高差，地質(zhì)編錄[1-2]過程中為準(zhǔn)確反映基巖內(nèi)部裂隙[3]延伸狀況，需將實測的裂隙沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀反算至設(shè)計高程，即裂隙投影。水利水電工程中，大壩、隧洞、溢洪道等建筑物多采用分塊底板，每塊（段）建基面通常為水平建基面[4]。受施工工藝、巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面、地質(zhì)構(gòu)造的影響，實際開挖基巖面多有超挖現(xiàn)象且參差不齊，施工地質(zhì)工作中的地質(zhì)編錄是隨施工進(jìn)度及在建基面達(dá)到設(shè)計要求后進(jìn)行的，將巖基內(nèi)部一定深度內(nèi)結(jié)構(gòu)面[5]的情況繪制到剖面圖上，可為施工期固結(jié)灌漿及帷幕灌漿的設(shè)計提供更為有力的地質(zhì)依據(jù)。

1 坐標(biāo)正算

如圖1，根據(jù)A 點的坐標(biāo)XA、YA和直線AB 的水平距離DAB與坐標(biāo)方位角αAB，推算B 點的坐標(biāo)XB、YB，此過程即為坐標(biāo)正算。

圖1 坐標(biāo)正算示意圖

坐標(biāo)正算[6]公式為：

其中ΔXAB、ΔYAB為坐標(biāo)增量，其計算公式為：

注意：ΔXAB和ΔYAB均有正、負(fù)，其符號取決于直線AB 的坐標(biāo)方位角所在的象限。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況

河南省出山店水庫位于淮河干流上游河南省信陽市境內(nèi)，壩址在河南省信陽市浉河區(qū)雙井鄉(xiāng)出山店村西北約3km。大壩型式為混合壩型，主壩軸線長3690.57m，其中土壩段長3261m，混凝土壩段長429.57m?；炷翂味喂卜譃?3 個壩段，其中1#～20#壩段建基面高程為65.0m，21#、22#壩段建基面高程為70.0m，23#壩段建基面高程為82.0m。

2.2 地層簡述

混凝土壩段揭露基巖為加里東晚期中粗粒黑云母花崗巖。該區(qū)花崗巖經(jīng)受了加里東期、燕山期、喜山期運(yùn)動，巖體內(nèi)斷層、裂隙發(fā)育。斷層傾向以北西向為主，傾角多為陡傾角，少量緩傾角。裂隙多傾向北西、南西，陡傾角7 組，中傾角裂隙1 組，緩傾角裂隙2 組。

3 施工地質(zhì)編錄

施工地質(zhì)編錄是通過對工程現(xiàn)場的地基、圍巖、邊坡等揭露的各種地質(zhì)現(xiàn)象觀察分析，直觀地用文字、圖表記錄并描繪下來，然后在此基礎(chǔ)上生成平、剖面圖及相關(guān)圖表，編寫地質(zhì)說明的過程。

本工程現(xiàn)場地質(zhì)編錄時，首先繪制好建基面素描圖，對每個壩段內(nèi)揭露的裂隙（斷層）進(jìn)行編號和拍照，運(yùn)用羅盤、直尺等工具獲取裂隙（斷層）的產(chǎn)狀和寬度并描述其結(jié)構(gòu)面形態(tài)、延伸、充填情況等特征，然后通過GPS 或全站儀對裂隙逐條采集地質(zhì)點。

3.1 現(xiàn)場編錄

在野外現(xiàn)場，用適當(dāng)?shù)男畔⒂涗浭侄?，保留下來的宏觀和微觀地質(zhì)現(xiàn)象的記錄。記錄有文字、數(shù)字、素描、照片、影像等。

3.2 室內(nèi)成果整理

根據(jù)工程現(xiàn)場測量結(jié)果和測試數(shù)據(jù)，對現(xiàn)場編錄的內(nèi)容進(jìn)行修正、補(bǔ)充、制表和歸檔的過程。以下以3#混凝土壩壩段為例簡要說明。

（1）數(shù)據(jù)整理及制作玫瑰花圖：主要包括裂隙特征統(tǒng)計表整理和測量數(shù)據(jù)整理。將現(xiàn)場記錄的斷層、裂隙產(chǎn)狀、寬度、延伸情況、充填物等特征形成表格，部分裂隙特征匯總表見表1，通過表1數(shù)據(jù)制作出該壩段內(nèi)的裂隙傾向與走向玫瑰花圖。對測得的地質(zhì)點進(jìn)行整理，部分裂隙測量數(shù)據(jù)見表2。

表1 3#壩段部分裂隙特征統(tǒng)計表

表2 3#壩段地質(zhì)編錄部分測量數(shù)據(jù)表

（2）原始平面圖展示：首先用原始測量數(shù)據(jù)將實測的裂隙逐條展示到CAD 圖上，并添加必要的地質(zhì)要素形成平面圖底圖。

（3）裂隙投影：運(yùn)用坐標(biāo)正算公式將實測裂隙投影至65m 高程建基面上。①反算實測點與投影點間連線的投影線長度L，L=ΔH/tanφ，其中ΔH 為實測點與設(shè)計建基面高程差，φ 為裂隙傾角，當(dāng)基面超挖時，L 應(yīng)為負(fù)值;②計算投影點的大地坐標(biāo)：其計算公式為：

式中：α 為裂隙的傾向

將以上公式編輯到Excel 中，逐條計算出設(shè)計建基面上的裂隙坐標(biāo)，裂隙投影成果表見表3。裂隙投影示意圖見圖2。

表3 3#壩段部分裂隙投影成果表

圖2 裂隙投影示意圖

（4）剖面圖的繪制：各壩段垂直壩軸線分別布置3 條橫剖面，利用投影后的裂隙與各剖面的相對關(guān)系和裂隙產(chǎn)狀進(jìn)行繪制。其中3B2剖面成果見圖3。

圖3 3#壩段3B2 剖面圖

（5）編制地質(zhì)說明：主要內(nèi)容包括建基面形態(tài)的描述，地層巖性的描述，地質(zhì)構(gòu)造，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及其評價。

4 結(jié)語

（1）施工地質(zhì)編錄應(yīng)客觀地反應(yīng)出開挖面揭露的各種地質(zhì)現(xiàn)象，形成相應(yīng)的平面展示圖和剖面圖，并編制地質(zhì)說明。

（2）巖基開挖面多存在超挖，坐標(biāo)正算的應(yīng)用為室內(nèi)成果的整理提供了依據(jù)和便利，提高了作圖的準(zhǔn)確性■