【doc】裂隙密度玫瑰花图及编制方法

裂隙密度玫瑰花图及编制方法
裂隙密度玫瑰花图及编制方法
鄢光辉
(成都劫馒I设计院)
一
,前言
第二期
随着水电建设的迅速发展,对岩体工程地质评价成为日益重要的研究课题.岩体质量分级,在岩体工程地质评价中应用越来越广泛,在目前国内外众多的岩体分类法中,
岩体完整性起着重要作用.因而,评价岩体完整性便成为岩体质量分级的重要课题之
一
.传统而使用最普遍的方法是裂隙结构面的统计与整理,裂隙玫瑰花图是裂隙统计的
方式之一,作法简便,形象醒目,在一定条件下能较清楚地反应裂隙的分布规律,有助
于分析岩体完整性及其稳定性.但是,传统的几平米的裂隙统计与整理,由于范围太小,
方位不全存在许多弊端,成果至多只能反映局部裂隙的相对关系.代表性差,不能表示
其发育程度.因此,有必要对传统的几平方米裂隙统计与整理方法进行改进,以适应岩
体完整性评价及岩体质量分级的需要.
在长期的水电建设工作中,人们已经认识到几平方米裂隙统计的局限性,因而利用一
些较好的剖面(如,公路开挖,平洞)进行裂隙结构面的统计与整理.由于受传统方
法的束缚,整理出的成果只能反应垂直裂隙统计面长轴方向韵裂隙条鼓,其它方向则反
应失真.反而使传统方法中反应局部岩体裂睬的相对关系也失去真实性.为了较准确厦
应一定范围内岩体裂隙结构面的相关关系及其发育程度.笔者在多年地质工作中,摸索
出了一种在较大剖面(如:公路剖面,平灏等)内对裂隙结构面进行统计与整理的方法
一一
裂嚓密度玫瑰花圈及编制方法.其方法简便,可操作性强,能较真实反应岩体裂隙结构面的发育程度及分布规律.
二,裂隙密度玫瑰花图的编制方法
(一)野外资料收集
在剖面内适当位置选矩形面作为野外裂睬测量的统计点.首先颡重量裂隙统计面水平
方向长度,垂直高度Y及统计面方向.然后,按一定顺序测量各条裂隙结构面的产状,裂隙在统计面内出露长度L,并描述裂睬结构面的性质及特征.
(=)裂豫统计与整理
1.求各组裂隙的密度裂隙统计点的整理,关键在于消除野外裂隙统计中,因裂
障统计面仅为单一平面,各方向裂隙在该面内出露机会不均等,造成整理成果失真.最直
第二娟鄢光辉裂隙密度玫瑰花圈及蝙方法
接的方法是通过对野外资料的统计与整理,求出该区各组裂隙结构面的平均密度. 裂隙密度为在裂面法线方向线段上单位长度内裂隙条数.一般而言,结构面在各个方位普遍存在,其与统计面的关系可分为两类:(I)裂
隙走向与统计面垂直'(2)裂隙走向与统计面斜交(包
括平行).裂隙结构面走向垂直统计面走向时,如尉I:
设日(垂直裂隙走向,BG为裂隙在且CD面上
出露线,设该组裂隙平均密度为n,裂隙出露条数为m}
裂隙面的倾角为a.
则有■(1)
因FA8:EBC:d
则F=AB?cosCE=BC?sin
代入(1)式得:
一…一一"
且?c0sa+BC?sia
当裂隙走向与统计走向面斜交时,相交锐角为B如
设统计面方向和裂隙走向交角日,垂直裂面走向的
BCD面与统计面ABCD上出露的裂隙条数相等,即
m=m,在BCD面上计算裂隙平均密度方法见图1
由(2)式得t
一
,
".c.s,C.sina(.)
,B=ABBC=AD:AD?sin8
当裂隙走向与统计面斜交,与统计方向交角为8代入
(3)得:图2
l;A—Dsia3—.sina'4)
2.裂隙密度的校正上述裂隙密度公式(4)是在裂隙结构面发育完好无限延仲
(连通率为I)的状况下推导出来的.但实际上裂隙延伸有一定限度,其密度与裂隙连
通率有若.在式(4)中条件相同时,连通率与裂隙密度成正比.因此,有必要I进裂
隙连通机制对式(4)加以校正,即:
=
KL?l(5)
裂隙连通率K=j八l+i).
一一
裂隙长度,
f一一间断长度.
在一定范围内裂豫长度与间断长度是难以直接测定的.因此,在裂隙统计面内笔者认为:裂隙长度及间断长度出露机会均等在裂隙统计面内出露长度为裂隙长度j 裂隙
可出露长度为裂隙长度与间断长度之和,即裂隙连通率K:三/三i.
工一一为裂晾出露长度|
如图3当a=a
四川水力发电
L一一为裂晾可出露长度.
RPtgq≤时FD
FD=AD-i"FA=AD-i-FA
F=AD?tga=AD?sinB?tga
则工=AD+?sinp?tg
工=百
当a=a即tga≥DC
曰C?sin[3
1991年6月
时图3
工=DFDE.=DC+CE
CE=CE/sin~:(DCttga)÷sinB=DCttga?sinB
则DEt=DCz+器=DC(1+一tgz)
工=DE=DC?√l+
令统计面水平长度AD为如高度AB为y
当tga≤一i时
L=
/'-(1+sin日?tga)士(6)
将(6)代入(5)褥
=-
~-La(1n:13'士?号(c.∞+nqn'(7)
当tga>击时
KL=
将(8)式代入(5)得;
一一
y
√t+
√+-
式中一一为裂隙平均密度'
工一一为实测裂隙平均长度'
一一
为裂晾统计面长度}
y?COSG-+?slna?si
y一一为裂晾统计面垂直长度}
a一一裂晾平均倾角,
B一一裂隙平均走向与统计面走向相交锐角
m一一为裂隙在统计面内出露条数.
(8)
(9)
第二期鄢光辉裂隙密度玫瑰苑图及编制方法
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鼍i牲描匮
鬻皋■薯藿辩t薯薯赛最
四川水力蒎电199t年6月
3.蝙制裂隙密度玫瑰花圈的具体步骤裂隙密度玫瑰花图是在裂隙走向玫瑰花图的基础上,将裂隙走向玫瑰花图中各区间裂隙的条数,用该区间内裂隙平均密度来
然后在裂隙密度相对较高的区间引出一T"形线表示出该区间各组裂隙的倾角和密
度.编制裂隙密度玫瑰花图的具体步骤如下;
(1)设计裂隙密度玫瑰花图裂隙统计成果表,使之能简单地表示出裂隙统计方
向,水平长度,垂直高度及各区间裂隙的平均走向,平均倾角,裂隙密度.如表
(2)将野外测得的裂隙产状,走向换算成NE和NW向,按其走向方位的一定间
隔分组,同时将不同倾角也按一定的倾角间隔分组.分组区间依作图要求而定,一般分
成1～10.,11~20.,…81~90.和0～9,1O～19…80~89..然后根据野外测得的
裂隙统计面方向,水平长度,垂直高度,裂隙产状和裂隙长度,求出各区间裂隙的条数,平均裂隙长度,平均走向,平均倾角,平均密度和裂隙统计面方向与裂隙走向的相
交锐角,并求出各走向区间内的累计密度和平均走向与裂隙的平均倾角,平均密度一并
填入表中.
(3)根据作图要求的尺寸大小和各走向区间的累计密度,选取一定长度的线段代
表一定的裂隙密度,然后以等于和稍大干按比例表示的密度犬的一组裂隙线段长度为半
径,作弧项向上绱半圆,过圆心作南北线和东西线,并在圆周上标明方位及角度,作为
裂隙的走向如图5.
(4)按一定顺序将走向区间的平均走向在半圆周L作一记号点,再从圆心向该点方向按该走向区间内的累计裂隙密度和所定比例尺定出一点,此点即代表该区间裂隙的
平均走向和袭隙密度,待各区间点确定后,顺次将相邻区间的点连接起来.如其中某一
区间裂隙密度为零,则连接线回到圆心,然后再从圆心引出与下一区间的点相连.
(5)我出裂晾密度相对较大的区间点,并在该点与圆心的连线上引出一"T形
线,分别用适当的比例表示密度和倾角,并标明倾向,然后从表中查出该区间各组裂晾
的密度及平均倾角,并分男4按其大小在"T形线内我出适应的点,将相邻裂隙组的点
连接起来,如某间蹋为零,则连线回到"T"形线上,如图5.
(6)写上图名和比例尺,裂隙密度玫瑰花图编制完毕.
三,裂隙走向玫瑰花图与裂隙密度玫瑰花图的比较
裂隙密度玫瑰花图是在裂隙走向玫瑰花图的基础上,经改进完善的结果,它修正了走向玫瑰花图中不实际或错误的部分,使之能较正确反应一定范围内岩体内裂隙的发育
程度及其分布特征,如锦屏地区交子沟坝址V裂隙统计点,统计点剖面方向为SN 向,
统计面积20×2m,对其中延伸性中等以上的裂隙结构面,进行统计整理,其裂隙走向
玫瑰花图和裂隙密度玫瑰花图分别为图4,图5两种成果显示的发育程度及分布规律明
显不同.
如对其差异明显的两种成果进行分析,很容易得出正误
从裂隙走向玫瑰托图中可以看出,走向为北西53.与北东16.两组发育均为15条,
第二期鄢光辉裂隙密度玫瑰茈图及编制方法
单位.条
图4交子l崮坦段V裂隙统计点走向裂隙玫
瑰花图
单位t条
图5交子淘坝段V裂阻统计点裂隙密
度玫瑰花图
而在裂隙密度玫瑰花图中,显示北东16组发育程度为北西53.的两倍多,原因在于北西
53.组裂隙走向与裂隙统计面交角较大,且倾角徒,因而出露机会较多,而北东16.组裂
晾走向与裂隙统计面交角较小,且倾角较缓,再加上北东16.裂隙的延伸性也较北西53o
裂晾的好,故其实际发育程度远远大于北西53.的裂隙组.其它各组裂隙结构面因同样
道理,在裂隙密图玫瑰花图中显示的发育程度与裂隙走向玫瑰花图中显示的发育程度不
同,因此,裂隙密度玫瑰花图具有较准确反应岩体中裂隙发育程度及其分布规律的特点.
四,单一统计面的裂隙统计整理成果的缺陷及补救方法
上述裂隙统计与整理方法,均是以单一测量面为基础,不可避免地存在裂隙统计方位不全的问题,即始终存在平行或近于平行统计面的裂隙结构被遗漏的可能.因此,在
条件允许的情况下,应采取适当的补救措施,即在两个或两个以上的相交剖面内进行裂
隙结构面野外测量,然话分别进行整理,求出各点裂隙组的平均密度,平均走向及平均
倾角.选取各组裂隙与统计面水平相交锐角较大的统计点的裂隙密度,平均倾角,平均
走向作为编制裂隙密度玫瑰花图的依据.这样不仅消除了单一统计点裂隙统计方法不全
的问题,而且能更真实的反应岩体中裂隙结构面的发育程度及分布规律,成果更具有可
信性.
五,结论
裂隙结构面的统计与接理方法较多,且各有所长,但在裂晾统计点(面)内都不能
较全面地反应出裂隙结构面的分布规律及发育程度,而裂隙密度玫瑰花图,则基本上解
决了这个问题,其主要特征如下t
(一)野外可进行较大范围内的裂隙统计,特别是对公路开挖剖面及平洞内的裂隙统计具有良好效果.(下转59页)
第二期夺其桶又海底噬道!鼍
～1O年,总投资约合64
亿美元.
海底隧道的优点很
多;它不破坏海洋环境,
不影响生态平衡,不影响
航行(包括潜艇),更可
以避免各种气侯和台风的
影响.在当今世界科学技
术不断发展的今天,各国
经济力量不断增长,施工
技术,施工机械迅速进
步,任何巨大工程都可以
实现.
各国海底隧道统计裹
长度(kin)
序号隧道名称目}一用捻备注
总长毒房段长
l青函日率.85023.000帙路198B年建月
葱车
奘告毒峡1988年lO2美,拄两国50.00037.000帙路海底隧道开始施工
直布陀揖峡害辩2B.000帙路地质勘撵海底硅道
丑韩】甏道晶蠢250~27o150^一160篓路两地质勘撵
墨西牵海蛱铁路17.0O5.40蓥凳两甩可行性叶E5意大和毒底隧道公路23.006.00 8印度尼西亚50.00025.000爪畦至苏门菩
腈海底硅道
博斯昔鲁斯海7土耳其B
.
3帙路规划峡洋底隧道
(上楼33页)
大家一致同意1990年工作总结,认为该总结全面而如实地反映了过去一年的工作情况.与会者一致认为应继续坚持正确的办刊方向,努力为广大科技人员服务,为社会
主义建设服务,是自然科技期刊的基本宗旨.刊物之所以取得一定成绩,受封有关领导
的重视与读者欢迎,是和坚持这一方向分不开的,今后应继续坚持.
针对我刊的具体情况,编委们还提出了一些建设性意见.例如:酉已合即将召开的"兰太,加强对瀑布沟工程的宣传,促进该工程早日上马继续作好"西南水电能源
基地建设及中型水电站的宣传,继续办好科普专栏以及增加施工,运行,小水电方面
文章与注意搜集四川电气化县的典型经验等.
通过讨论,落实了1991年计有14项内容的组稿计划,并向学会推荐了"三大表
彰的先进集体及学会积极分子..本刊编辑部
(上接39页)
(二)校正了裂隙统计点上各方向裂隙结构面,在统计面上出露不均衡,引起统计
与整理结果的误差,具有较高可信性.
(三)裂琼密度玫瑰花图,不仅孵确的反映出各组裂隙结构面的走向,而且较准确
的反映了各组裂晾发育程度及其分布规律..'.
(四)编制方法简单,具有可操作性,利用裂隙密度玫瑰花图,可进行卷体完整性
及稳定性的分析与计算,从而评价岩体质量.
(五)由于计算出了各组裂隙的密度(),则可换算出裂隙间距(S),律积裂
隙数(,v)及RQD等值,可作为岩体质量评价参数.
车文在{膏写过程中?曾耨到车院地质魁报多同悫的支持和带助?特蚋是朱仁怀同恚在率文惨改过程中提出了许
弗宝贵●觅.在此一井表示序蔫}.。