节理面作用下岩质边坡稳定性分析

节理面作用下岩质边坡稳定性分析

赤平观测角（sp）被称为赤平观测角，主要用于表示线和面的方向感、角距离的关系和运动轨迹，并在投影平面上研究和处理物体的三维几何因素（线和面）。它是一种简便、直观的计算方法,又是一种形象、综合的定量图解,目前已在我国工程地质领域中得到广泛应用。1极射赤平投影一切通过球心的面和线,延伸后均会与球面相交,并在球面上形成大圆和点。以球顶或叫球极为发射点,将空间任意产状的线、平面与设想的空心球(投影球)的交点、交线投影到赤平面上,这种投影称为极射赤平投影。投影的办法可以用上半球的极点作为发射点,投影到下半球,也可以用下半球的极点作为发射点,投影到上半球。采用上半球投影,即只投影上半球的大圆弧和点。图1为一球体,AC为垂直轴线,BD是水平的东西轴线,FP是水平的南北轴线,BFDP为过球心的水平面,即赤平面。1.1大解决fgp弧与上生物的共存设一平面走向南北、向东倾斜、倾角40°,若此平面过球心,则其与上半球相交为大圆弧FGP,以C点为发射点,FGP弧在赤平面上的投影为FHP弧。FHP弧向东凹陷,代表平面向东倾斜、走向南北,BH之长短代表平面的倾角(图1)。1.2发射点和血面点设一直线向东倾伏、倾伏角40°,此线交上半球面于G点。以C为发射点,球面上的G点在赤平面上的投影为H。HB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°,此线交上半球面于J点,其赤平投影为K点(图2)。2研究中的赤平投影各种结构面的组合关系,是岩质边坡稳定性分析中的重要因素。2.1边坡稳定结构分析分布有一组结构面的边坡稳定性比较简单,一般包括3种情况:(1)当结构面走向与边坡的走向一致而倾向相反(图3a),边坡M与结构面J1投影弧相对,属于稳定结构。(2)当结构面与边坡的走向、倾向均相同,但其倾角小于坡角(图3b),结构面J2的投影弧位于边坡M的投影弧之外,属于不稳定结构。(3)当结构面与边坡的走向、倾向均相同,但其倾角大于坡角(图3c),结构面J3的投影弧位于边坡M的投影弧之内,属于稳定结构。2.2结构面组合交线与边坡投影弧的垂直关系由两组结构面控制的边坡的稳定性,主要结构面组合交线与边坡的关系进行分析,一般有以下5种情况:(1)两结构面J1、J2的交点M位于边坡投影弧cs(人工边坡)及ns(天然边坡)的对侧(图4a),说明组合交线的倾向与边坡倾向相反,所以没有发生顺层滑动的可能性,属于最稳定结构。(2)两结构面J1、J2的交点M与边坡投影弧在同一侧,但在cs(人工边坡)的内侧(图4b),说明结构面组合交线的倾向与坡面倾向一致,倾角大于坡角,属于稳定结构。(3)两结构面J1、J2的交点M与边坡投影弧在同一侧,但在ns(天然边坡)的外侧(图4c),说明结构面组合交线的倾向与坡面倾向一致,但倾角小于天然坡角,在坡顶无出露点,属于较稳定结构。(4)两结构面J1、J2的交点M与边坡投影弧在同一侧,但在ns(天然边坡)和cs(人工边坡)的之间(图4d),说明结构面组合交线的倾向与坡面倾向一致,但倾角小于开挖坡角而大于天然坡角,在坡顶有出露点,但出露点c0距离开挖坡面较远,结构面交线在开挖坡面上没有出露,而插于坡角以下,对结构具有一定的支撑作用,属于较不稳定结构。(5)与(图4d)类似,结构面组合交线的倾向与坡面倾向一致,但倾角小于开挖坡角而大于天然坡角,结构面交线在两种坡面均有出露(图4e),属于不稳定结构。3、组岩块裂隙发育程度为广西金秀县城关法庭北侧山脚的边坡,为岩质边坡,出露的地层岩性为寒武系下统水口群含泥质砂岩、砂岩,岩层产状为315°∠45°,边坡的自然坡度为40°～50°,坡向170°。此边坡经人工开挖后形成的人工边坡高12.5m,坡度70°,坡向170°。坡面基岩裂隙发育,岩体被切割成0.3～1.0m的岩块。经测量,主要裂隙有5组,由强至弱依次为:第①组224°∠60°,第②组244°∠26。,第③组292°∠65°,第④组116°∠85°,第⑤组168°∠85°。边坡结构面的极射赤平投影图如图5。从极射赤平投影图上可以看出,①、④组裂隙面的交点A与边坡投影弧在同一侧,在自然边坡及人工边坡投影弧之间,说明裂隙面组合交线的倾向与坡面倾向一致,倾角小于开挖坡角而大于天然坡角,为不稳定结构;第②组与第③、④组裂隙面的交点C和B和边坡投影弧在同一侧,但在天然边坡的外侧,说明结构面组合交线的倾向与坡面一致,但倾角小于天然坡角,属于较稳定结构。所以,第①组和第④组裂隙对边坡稳定性的影响最大,第②、③组次之。综上所述,该边坡的稳定性较差,边坡岩体在①～④组裂隙的切割下,形成大小不等的分离体,可能沿着AO(200°∠62°)和BO(206°∠20°)、CO(214°∠22°)方向滑动,从而造成边坡失稳。4岩质边坡稳定性分析极射赤平投影法既可以确定边坡上的结构面和边坡临