岩体力学-第三章 岩体综合调查及岩体分类.PPT
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第3章岩石结构面、力学性质岩体力学
nˆ =(sinαsinβ , sinαcosβ , conα )
岩石力学
3.3.1.2 结构面的连续性 结构面的连续性又称为结构面的延展性或贯通性，常用
迹长、线连续性系数和面连续性系数表示。 （1）迹长 结构面与勘测面交线的长度，称为迹长。 国际岩石力学学会(ISRM，1978年) 制订的分级标准(见
3.2.2 岩体结构的类型
在《岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）》中，将岩体 结构划分为5大类（见下表）。
岩石力学
岩体结 构
类型 整体状
结构
块状结 构
层状结 构
岩体地质 类型
巨块状 岩浆岩和 变质岩
厚层状 沉积岩， 块状岩浆 岩和变质 岩 多韵律 薄层、中 厚层状沉 积岩，副
结构体 形状
岩石力学
3.1 概述
工程涉及的实际岩体与实验室内测试的岩石试件的力学 性能有着很大的差别，引起这种差别的主要因素有：
（1）岩体的非连续性； （2）岩体的非均质性； （3）岩体的各向异性； （4）岩体的含水性等。 其中最关键的因素是岩体的非连续性。
岩石力学
结构面（亦称弱面）：岩体内存在的各种地质界面，
巨块状
块状 柱状
层状 板状
结构面发育情况
以层面和原生、 构造节理为主， 多呈闭合型，间 距大于1.5m，一 般为1~2组，无 危险结构
有少量贯穿性节 理裂隙，结构面 间距0.7~1.5m， 一般为2~3组， 有少量分离体
有层理、片理、 节理，常有层间 错动
岩土工程特 征
岩体稳定， 可视为均质 弹性各项同 性体
岩石力学
当试件沿结构面发生剪切破坏时，作用在结构面上的应力有：
T A
P cos
岩石力学
3.3.1.2 结构面的连续性 结构面的连续性又称为结构面的延展性或贯通性，常用
迹长、线连续性系数和面连续性系数表示。 （1）迹长 结构面与勘测面交线的长度，称为迹长。 国际岩石力学学会(ISRM，1978年) 制订的分级标准(见
3.2.2 岩体结构的类型
在《岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）》中，将岩体 结构划分为5大类（见下表）。
岩石力学
岩体结 构
类型 整体状
结构
块状结 构
层状结 构
岩体地质 类型
巨块状 岩浆岩和 变质岩
厚层状 沉积岩， 块状岩浆 岩和变质 岩 多韵律 薄层、中 厚层状沉 积岩，副
结构体 形状
岩石力学
3.1 概述
工程涉及的实际岩体与实验室内测试的岩石试件的力学 性能有着很大的差别，引起这种差别的主要因素有：
（1）岩体的非连续性； （2）岩体的非均质性； （3）岩体的各向异性； （4）岩体的含水性等。 其中最关键的因素是岩体的非连续性。
岩石力学
结构面（亦称弱面）：岩体内存在的各种地质界面，
巨块状
块状 柱状
层状 板状
结构面发育情况
以层面和原生、 构造节理为主， 多呈闭合型，间 距大于1.5m，一 般为1~2组，无 危险结构
有少量贯穿性节 理裂隙，结构面 间距0.7~1.5m， 一般为2~3组， 有少量分离体
有层理、片理、 节理，常有层间 错动
岩土工程特 征
岩体稳定， 可视为均质 弹性各项同 性体
岩石力学
当试件沿结构面发生剪切破坏时，作用在结构面上的应力有：
T A
P cos
《岩体的基本力学质》课件
岩体作为地基：提 供稳定的支撑和承 载力
岩体作为挡土墙： 防止土体滑坡和坍 塌
岩体作为隧道：提 供交通和能源运输 通道
岩体作为水库：提 供水资源和防洪功 能
岩体在水利工程中的应用
岩体作为水库 大坝的基础， 具有很高的承
载能力
岩体可以作为 地下水储存和 输送的通道， 如地下水库、 地下输水隧道
等
岩体可以作为 水力发电站的 基础，如水电 站大坝、引水
岩体的强度性质
岩体的抗拉强度
岩体的抗拉强度是指岩体在受到拉应力作用下所能承受的最大应力值。 抗拉强度是衡量岩体稳定性的重要指标之一。 抗拉强度与岩体的矿物成分、结构、孔隙率等因素有关。 抗拉强度可以通过室内试验和现场测试来测定。
岩体的抗压强度
抗压强度是岩体最重要的力学性质 之一
抗压强度是评价岩体稳定性的重要 指标
岩体的变形性质
岩体的弹性变形
弹性变形：岩体在外力作用下产生 的可恢复变形
泊松比：衡量岩体横向变形与纵向 变形关系的指标
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
弹性模量：衡量岩体弹性变形能力 的指标
弹性变形的实验方法：单轴压缩试 验、三轴压缩试验等
岩体的塑性变形
岩体的塑性变形是指岩体在外力 作用下发生形变，但变形后仍能 保持其原有形状和强度的性质。
岩体的塑性变形可以分为弹性变 形和塑性变形两种类型。
弹性变形是指岩体在外力作用下 发生形变，但变形后能恢复其原 有形状和强度的性质。
塑性变形是指岩体在外力作用下 发生形变，但变形后不能恢复其 原有形状和强度的性质。
岩体的流变性
流变性：岩体在应力作用下的变形性质 流变类型：蠕变、松弛、应力松弛、应力松弛等 影响因素：温度、湿度、应力、时间等 流变规律：与时间、应力、温度等有关，具有非线性、非均匀性等特点 工程应用：岩体稳定性分析、隧道工程、边坡工程等
岩体力学第三章PPt 刘佑荣 化学工业出版社1
JRC为结构面的粗糙度系数,可用标准剖面对比法(参考第1章图1-5)、倾斜试验及结构面推拉试验等方法求得。
ห้องสมุดไป่ตู้
法向刚度及其确定方法
（3）经验公式
JCS为结构面的壁岩强度,一般用L型回弹仪在野外测定,确定方法是用试验测得的回弹值R与岩石重度,查图3-9或用式(3-19)计算求得JCS(MPa)
3.2.2结构面的剪切变形性质
⚪大量的实验资料表明,一般结构面的基本摩擦角φu在25°-35°之间，。因此上式第二个式子右边第二项应当就是结构面的基本摩擦角，而第一项的系数取整数2。处理后变为： 再代入上式第一个式子得到巴顿不规则粗糙起伏结构面的抗剪强度公式：
壁岩强度
粗糙度系数
不规则起伏结构面
⚪莱旦依和阿彻姆包特：从理论和实验方法对结构面由剪胀到啃断过程进行全面研究提出经验方程：
古德曼提出双曲线拟合法向应力与闭合面变形间的本构方程：
Goodman方程所给曲线与实验曲线区别 Goodman方程所给曲线的起点不在原点而是在轴左边无穷远处。出现了一个所谓的初始应力σi适用范围：对于那些有一定滑错位移的非合性结构面,大致可以来描述其法向变形本构关系
法向变形本构方程
班迪斯在大量实验的基础上提出的本构方程：
一件含结构面的岩石试块（灰岩）
剪切仪上进行剪切试验。
得到应力应变曲线，如图(3-11）
剪切变形特征
卡尔哈韦方程
τ=△u/(m+n△u)式中，m，n为双曲线的形状系数，m=1/Ksi,n=1/τult,Ksi为初始剪切刚度 (定义为曲线 原点处的切线斜率)；τult为水平渐近线在τ轴上的截距。
剪切变形本构方程
将上式与库仑-纳维尔方程（τn =σntanφb）对比：
ห้องสมุดไป่ตู้
法向刚度及其确定方法
（3）经验公式
JCS为结构面的壁岩强度,一般用L型回弹仪在野外测定,确定方法是用试验测得的回弹值R与岩石重度,查图3-9或用式(3-19)计算求得JCS(MPa)
3.2.2结构面的剪切变形性质
⚪大量的实验资料表明,一般结构面的基本摩擦角φu在25°-35°之间，。因此上式第二个式子右边第二项应当就是结构面的基本摩擦角，而第一项的系数取整数2。处理后变为： 再代入上式第一个式子得到巴顿不规则粗糙起伏结构面的抗剪强度公式：
壁岩强度
粗糙度系数
不规则起伏结构面
⚪莱旦依和阿彻姆包特：从理论和实验方法对结构面由剪胀到啃断过程进行全面研究提出经验方程：
古德曼提出双曲线拟合法向应力与闭合面变形间的本构方程：
Goodman方程所给曲线与实验曲线区别 Goodman方程所给曲线的起点不在原点而是在轴左边无穷远处。出现了一个所谓的初始应力σi适用范围：对于那些有一定滑错位移的非合性结构面,大致可以来描述其法向变形本构关系
法向变形本构方程
班迪斯在大量实验的基础上提出的本构方程：
一件含结构面的岩石试块（灰岩）
剪切仪上进行剪切试验。
得到应力应变曲线，如图(3-11）
剪切变形特征
卡尔哈韦方程
τ=△u/(m+n△u)式中，m，n为双曲线的形状系数，m=1/Ksi,n=1/τult,Ksi为初始剪切刚度 (定义为曲线 原点处的切线斜率)；τult为水平渐近线在τ轴上的截距。
剪切变形本构方程
将上式与库仑-纳维尔方程（τn =σntanφb）对比：
岩石力学ppt课件第三章 岩体力学性质
（2）上凹型（塑-弹性岩体）
含软弱夹层的层状岩体及裂隙岩体 （3）上凸型（弹-塑性岩体）
结构面发育且有泥质充填的岩体。
（4）复合型：阶梯或“S”型（塑-弹-塑性岩体)
20结21/8构/17面发育不均或岩性不均匀的岩体。
23
（二）剪切变形特征：
(a)沿软弱结 构面剪切
(b)沿粗糙结构面、 软弱岩体及强风
化岩体剪切
(c)坚硬岩体 受剪切
峰前变形平均斜 率小，破坏位移 大；峰后强度损 失小。
2021/8/17
峰前变形平均斜 率较大，峰值强 度较高；峰后有 明显应力降。
峰前变形斜率大，
峰值强度高，破坏
位移小；峰后残余 强度较低。
24
（三）各向异性变形特征：（P101蔡）
岩石的全部或部分物理、力学特性随方向不同而 表现出差异的现象称为岩石的各向异性。
2021/8/17
2
§3.1 概述
岩体=结构面（弱面）+结构体（岩石块体） 结构面：断层、褶皱、节理……统称
影响岩体力学性质的基本因素：
结构体(岩石)力学性质、结构面力学性质、岩体 结构力学效应和环境因素(特别是水和地应力的作用)
2021/8/17
3
§3.2岩体结构的基本类型 （地质学、复习、了解）
36
孔隙静水压力作用
（三）力学作用：
孔隙动水压力作用
当多孔连续介质岩土体中存在孔隙地下水时， 未充满孔隙的地下水使岩土体的有效应力增加：
p
σα有效应力，σ 总应力，p 孔隙静水水压力
当地下水充满多孔连续介质岩土体时，使有效 应力减小：
p
2021/8/17
σα，σ ，p ： 含义同上
37
含软弱夹层的层状岩体及裂隙岩体 （3）上凸型（弹-塑性岩体）
结构面发育且有泥质充填的岩体。
（4）复合型：阶梯或“S”型（塑-弹-塑性岩体)
20结21/8构/17面发育不均或岩性不均匀的岩体。
23
（二）剪切变形特征：
(a)沿软弱结 构面剪切
(b)沿粗糙结构面、 软弱岩体及强风
化岩体剪切
(c)坚硬岩体 受剪切
峰前变形平均斜 率小，破坏位移 大；峰后强度损 失小。
2021/8/17
峰前变形平均斜 率较大，峰值强 度较高；峰后有 明显应力降。
峰前变形斜率大，
峰值强度高，破坏
位移小；峰后残余 强度较低。
24
（三）各向异性变形特征：（P101蔡）
岩石的全部或部分物理、力学特性随方向不同而 表现出差异的现象称为岩石的各向异性。
2021/8/17
2
§3.1 概述
岩体=结构面（弱面）+结构体（岩石块体） 结构面：断层、褶皱、节理……统称
影响岩体力学性质的基本因素：
结构体(岩石)力学性质、结构面力学性质、岩体 结构力学效应和环境因素(特别是水和地应力的作用)
2021/8/17
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§3.2岩体结构的基本类型 （地质学、复习、了解）
36
孔隙静水压力作用
（三）力学作用：
孔隙动水压力作用
当多孔连续介质岩土体中存在孔隙地下水时， 未充满孔隙的地下水使岩土体的有效应力增加：
p
σα有效应力，σ 总应力，p 孔隙静水水压力
当地下水充满多孔连续介质岩土体时，使有效 应力减小：
p
2021/8/17
σα，σ ，p ： 含义同上
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岩石力学岩体综合调查及分类PPT学习教案
Priest和 Hudson（1976）对英国的许多沉积岩调查分析发现 ，对于给定的不连续面间距x, 其频率（单位长度内不连续面 的条数），可由函数 f(x) 确定：
f (x) ex
其中：λ≈1/x’,是很多不连续面的平均频率，x’是平均间距。
第30页/共78页
§5-1 岩体综合调查方法
四、结构面间距的统计规律
岩石力学岩体综合调查及分类
会计学
1
§5-1 岩体综合调查方法
调查方法：钻孔取心调查和沿暴露面调查
一、钻孔取心调查
钻取岩心，计算节理密度、间距、岩心采取率或岩石质量指 标等，必要时，用点荷载测岩石强度。 1、钻孔取心要求 （1）钻孔布置：结合工程要求，按一定网格布置钻孔；钻孔方 位尽量与几组结构面斜交，或结合暴露面调查考虑钻孔方位 ，以便综合分析调查资料。 （2）钻具要求：采用金刚石钻头、双管或三管钻具、岩心定向 装置。 （3）岩心采集和保存
三、结构面的空间分布规律
1、优势结构面组分析 （4）利用投影网做投影的步骤和方法
用施氏子午纬度圈网作结构面的极点图： 空间平面的法线投影为一个点，即极点，因此可用极点
代表一个结构面。 例如：三个结构面，其产状为35/60、50/40、70/30，其极点 为图中的A、B、C三点。
第25页/共78页
§5-1 岩体综合调查方法
第15页/共78页
§5-1 岩体综合调查方法
三、结构面的空间分布规律
1、优势结构面组分析 （2）投影方法
②、空间任意一个不通过球心的平面，其球面投影必为直径小 于基圆直径的小圆，如图所示。
第16页/共78页
§5-1 岩体综合调查方法
三、结构面的空间分布规律
1、优势结构面组分析 （2）投影方法
f (x) ex
其中：λ≈1/x’,是很多不连续面的平均频率，x’是平均间距。
第30页/共78页
§5-1 岩体综合调查方法
四、结构面间距的统计规律
岩石力学岩体综合调查及分类
会计学
1
§5-1 岩体综合调查方法
调查方法：钻孔取心调查和沿暴露面调查
一、钻孔取心调查
钻取岩心，计算节理密度、间距、岩心采取率或岩石质量指 标等，必要时，用点荷载测岩石强度。 1、钻孔取心要求 （1）钻孔布置：结合工程要求，按一定网格布置钻孔；钻孔方 位尽量与几组结构面斜交，或结合暴露面调查考虑钻孔方位 ，以便综合分析调查资料。 （2）钻具要求：采用金刚石钻头、双管或三管钻具、岩心定向 装置。 （3）岩心采集和保存
三、结构面的空间分布规律
1、优势结构面组分析 （4）利用投影网做投影的步骤和方法
用施氏子午纬度圈网作结构面的极点图： 空间平面的法线投影为一个点，即极点，因此可用极点
代表一个结构面。 例如：三个结构面，其产状为35/60、50/40、70/30，其极点 为图中的A、B、C三点。
第25页/共78页
§5-1 岩体综合调查方法
第15页/共78页
§5-1 岩体综合调查方法
三、结构面的空间分布规律
1、优势结构面组分析 （2）投影方法
②、空间任意一个不通过球心的平面，其球面投影必为直径小 于基圆直径的小圆，如图所示。
第16页/共78页
§5-1 岩体综合调查方法
三、结构面的空间分布规律
1、优势结构面组分析 （2）投影方法
岩体的工程地质性质及岩体工程分类
岩体的工程地质性质及岩体工程分类
▪第一节 岩体的结构特征 ▪第二节 岩体的力学性质 ▪第三节 岩体的工程分类
第一节 岩体的结构特征
一、结构面的成因类型
(一)地质成因类型 ❖ 原生结构面 ❖ 构造结构面 ❖ 次生结构面 (二)力学成因类型 ❖ 张性结构面 ❖ 剪性结构面
结 构 面
岩体结构面的类型及其特征
结构面组合关系的分析可用赤平投影、立体投影 和三角几何计算法等进行。
四、结构体特征
• 结构体(structural element)指岩体中被结构面切 割围限的岩石块体。它不同于岩块的概念。
• 结构体的规模取决于结构面的密度，密度愈小，结 构体的规模愈大,与结构面对应,划分为五级。
• 常用块度模数（单位体积内的Ⅳ级结构体数) 或结 构体体积来表示结构体规模。
13(12(tC gjj ct3gt)gsij)n2
（二）结构面的连续性
• 结构面的连续性反映结构面的贯通程度。 • 1、线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各
段长度之和(Σa)与测线长度的比值。
a K1
a b
K1变化在0～1之间，K1值愈大说明结构面的连续性愈
好，当K1＝1时，结构面完全贯通。 2、面连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面面
程度有关 • 结构面的剪切刚度，
随法向应力的增大 而增大，随结构面 的规模增大而降低。
二、岩体变形参数的测定及变形曲线类型
原位岩体 变形试验
静力法 动力法
承压板法 钻孔变形法 狭缝法 水压洞室法 单(双)轴压缩试验法 声波法 地震波法
• 静力法的基本原理：在选定的岩体表面、 槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载，并测 定其岩体的变形值；然后绘制出压力-变 形关系曲线，计算出岩体的变形参数。
▪第一节 岩体的结构特征 ▪第二节 岩体的力学性质 ▪第三节 岩体的工程分类
第一节 岩体的结构特征
一、结构面的成因类型
(一)地质成因类型 ❖ 原生结构面 ❖ 构造结构面 ❖ 次生结构面 (二)力学成因类型 ❖ 张性结构面 ❖ 剪性结构面
结 构 面
岩体结构面的类型及其特征
结构面组合关系的分析可用赤平投影、立体投影 和三角几何计算法等进行。
四、结构体特征
• 结构体(structural element)指岩体中被结构面切 割围限的岩石块体。它不同于岩块的概念。
• 结构体的规模取决于结构面的密度，密度愈小，结 构体的规模愈大,与结构面对应,划分为五级。
• 常用块度模数（单位体积内的Ⅳ级结构体数) 或结 构体体积来表示结构体规模。
13(12(tC gjj ct3gt)gsij)n2
（二）结构面的连续性
• 结构面的连续性反映结构面的贯通程度。 • 1、线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各
段长度之和(Σa)与测线长度的比值。
a K1
a b
K1变化在0～1之间，K1值愈大说明结构面的连续性愈
好，当K1＝1时，结构面完全贯通。 2、面连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面面
程度有关 • 结构面的剪切刚度，
随法向应力的增大 而增大，随结构面 的规模增大而降低。
二、岩体变形参数的测定及变形曲线类型
原位岩体 变形试验
静力法 动力法
承压板法 钻孔变形法 狭缝法 水压洞室法 单(双)轴压缩试验法 声波法 地震波法
• 静力法的基本原理：在选定的岩体表面、 槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载，并测 定其岩体的变形值；然后绘制出压力-变 形关系曲线，计算出岩体的变形参数。
岩石力学教案PPT课件
岩石的应力-应变关系
应力
指作用在岩石上的外力，包括压、 拉、剪等。
应变
指岩石在应力作用下发生的形变。
应力-应变曲线
描述岩石在受力过程中应力与应变 的关系曲线，通常呈现非线性的特 点。
岩石的破裂机制与强度准则
破裂机制
描述岩石在受力过程中如何达到破坏 状态的过程。
强度准则
用于预测岩石在不同应力状态下是否 会发生破坏的准则，如莫尔圆准则等 。
岩土体加固、滑坡治理等。
岩石力学的发展历程
19世纪初
20世纪80年代以来
岩石力学作为一门独立的学科开始形 成，最初的研究主要集中在岩石的强 度和变形特性方面。
数值计算和计算机技术的快速发展为岩 石力学提供了新的研究手段，推动了岩 石力学在理论和应用方面的深入研究。
20世纪50年代
随着工程建设的快速发展，岩石力学的 研究范围不断扩大，开始涉及到岩体的 稳定性分析、岩土工程设计等方面。
总结词
介绍岩石的变形和弹性模量，以及它们 对岩石力学性质的影响。
VS
详细描述
岩石的变形是指在外力作用下岩石发生的 形状变化，而弹性模量则表示岩石在受到 外力作用时抵抗变形的能力。变形和弹性 模量是衡量岩石力学性质的重要参数。一 般来说，变形较小、弹性模量较大的岩石 具有更好的承载能力和稳定性。
03 岩石的力学性质
岩石的强度准则是指岩石在 不同受力状态下的破坏准则 ，如库仑-纳维准则、莫尔库仑准则等。
能量守恒定律是自然界的基 本定律之一，它指出能量不 能凭空产生也不能凭空消失 ，只能从一种形式转化为另 一种形式。在岩石力学中， 能量守恒定律可以用来分析 岩石的破裂和变形过程。
05 岩石力学实验与案例分析
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施氏投影
15
子 午 纬 度 圈
16
子 午 纬 度 圈 角 距
17
用施氏子午纬度圈网进行结构面统计分析
１.施氏子午纬度圈网编制结构面的极点图(用不同符号表示不同结 构面) ２.根据结构面极点图绘制极点等密图 极点等密图：在极点图基础上，采用一种计数网格或密度计，将相 邻的每个计数单元内的极点数记录在计数单元的中心，从而形成极 点计数图。 绘制方法： a.等面积方格网和密度计编制极点计数图；包括中心密度计和边缘 密度计；中心密度计用于统计基圆内完整小圆内中的极点数；边缘 密度计用于统计基圆周边附近残缺小圆内的极点数 b.丹尼斯计数网编制极点计数图 c.绘制极点等密线图或者极点等密图 ３.分析极点等密图，寻找优势结构面 绘制优势结构面组分析对于工程稳定性分析有重要意义。
12
施氏投影
施氏投影：并将半径放大 ２倍，则投影面的面积与半球面的面积相等, 又叫等面积投影
施氏子午纬度圈网： 子午线代表一系列过球心的直立平面赤平投影 纬度圈代表一系列不经过球心的水平面的赤平极射投影小圆． 施氏子午纬度圈网的角距：子午线所在平面内过球心的两直线交角 用极点表示的平面的倾角
13
施氏投影
３.不经过球心的直立平面投影
４经过球心的直线投影
作出其赤平极射投影图，化空间为平面分析空间几何要素的关系。 6
A
D
N
OD R tan( )
OE R tan( )
42
42
投影圆弧半径R0
1 2
(OD
OE)
N
R tan( ) R tan( )
42
42
2
R
c os
E
O
S
S
所以可以证明 :
投影球的球心，
N
１.过球心的斜平面投影
经过球心的水平面其投影圆弧与基圆重合； 经过球心的直立平面其投影为一条直线； 经过球心的斜平面其投影为一圆弧；
Ａ
O
W
ＣELeabharlann 平面的走向用投影圆弦与北极的方向角表示；
平面的倾角用距离表示：用基圆直径线上
S
投影圆弧的顶点到基圆圆周的距离表示，叫角距。
２.不通过球心的水平面投影
4
赤平极射投影(Stereographic projection)：
投影球： 赤平面：其南(S’)北(N’)东(E)西(W) ，S N’垂直与纸面。 球面投影： 赤平极射投影：将空间直线和平面几何关系转化为平面图形。 上半球投影（Ｓ级）： 平面的走向、倾向（相对与Ｎ级）和倾角（相对于水平面）
N 上半球
吴氏经纬网应用：
1.作结构面的投影圆弧和结构面的极点， 2.很方便的作出两条相交结构面的交线的投影及其产状， 3.两相交结构面的夹角。
10
作结构面的产状投影 １.借助经纬网
a.作基圆标出N、S、W、E，与经纬网上的N、S、W、E重合； b. 从N极开始顺时针作大小等于倾向角度方位角，连OF线； c. OF线与ＷＥ线重合，作倾角
B
投影圆弧的半径
R0
R
cos7
作结构面的产状投影
1.几何作图法
N
o
F P
水平面图
N
正立面图
可以证明 :
投影圆弧的半径
R0
R
cos
8
作结构面的产状投影 1.几何作图法 几何作图法步骤
１.作任意投影圆，标明N、S、W、E ２.从N极开始顺时针作大小等于倾向角度方位角，连OF线； 3.作OF线的垂线，即为结构面与投影面交线 ４.在Ｆ点同侧，以交线为一边作大小等于倾角的角，交OF于 Ｐ点，为投影圆弧的圆心作投影圆弧。
2
结构面产状示意图
3
结构面的空间分布规律
赤平极射投影作结构面极点分布图，发现优势结构面组，优势结构 面为产状相近的结构面汇合；相对应的为零散结构面。 结构面空间分布和结构体稳定性分析常用赤平极射投影和实体比例 投影。 赤平极射投影：将空间直线和平面几何关系转化为平面图形。 空间的平面和直线都可以经过平移，使其通过投影球的球心，作出 其赤平极射投影图。 化空间为平面。 通过Ｎ级和Ｓ级发出射线将下半球面或上半球面上的点和线投影到 赤道平面上。 水平面的定义：
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吴氏经纬网：
经线代表一系列过球心的斜平面赤平投影大圆弧，其走向南北，倾 向东西，倾角为0-90度。
纬线代表一系列不经过球心的直立平面的赤平极射投影小圆弧， 走向东西。
吴氏经纬网的角距(angular distance)：表示在经线所代表的平面 内两条过球心的相交直线的夹角(重点理解，有助于学习结构面交 角的作法)
总结为：二次重合二次量角度
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借助经纬网作两结构面的相交角
步骤： １.作两结构面的投影圆弧，得到其相交线的投影为Ｋ点 ２.该Ｋ点为两结构面的公垂面的极点，据此可以作出公垂面的 投影圆弧，与两结构面相交与Ｋ１、Ｋ２。 ３.借助经纬网量出Ｋ１、Ｋ２点之间的角距代表的角度，即为 两结构面的相交角度
课堂思考题：试比较作结构面的产状投影的方法优点和缺点？ 借助经纬网方法和几何作图法
第三章 岩体综合调查及岩体分类
３.１岩体综合调查方法
钻孔取心调查和 沿暴露面调查：沿露天边坡和地下坑道壁面进行， 包括岩体构造（结构面），地下水，岩体和不连续面风化情况， 节理岩块的强度，壁面回弹值。
岩体结构分类 岩体工程分类
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钻孔取心调查计算节理密度，间距，岩心采取率或岩石质量指标等， 表示不连续面分布特征和岩体完整性。 沿暴露面调查在露天边坡和地下坑道壁面进行。包括岩体构造，地 下水，岩体和不连续面风化情况，节理岩块的强度，壁面回弹值等 等。 岩体构造调查主要对岩体中结构面，特别是不连续面的组数，密度， 产状持续性，起伏度和粗糙度等进行统计和分布规律。地下水调查 是统计地下水的赋存情况以涌水，流水，侵水点的位置及分析地下 水的分布。岩体和不连续面的风化情况调查是对岩体和不连续面分 化程度进行鉴定和统计分析。 结构面特征：层理面(Bedding),沉积成岩过程中形成的结构面,不整 合面(Unformity),是老岩层的分化剥蚀面和新岩层的底面，是一种不 连续面,断层(Fault),节理(Joint),劈理(Cleavage). 不连续面的风化程度：肉眼鉴定不连续面充填物和两壁岩石风化程 度，壁面回弹值判别，点荷载强度测量
基圆
W
O
E
北极所在平面
走向
结构面
水平面
倾向
倾角
赤平面
下半球
S
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吴氏投影
吴氏投影：从Ｓ极向上半球面Ａ点发出射线，该射线与赤平面的交
点Ｃ，即为Ａ点的吴氏投影。赤平面为其投影平面，吴氏投影具有
等角度性，又叫等角投影。赤平面的南北东西分别为三S、N、E、
W。南北垂直纸面。空间的平面和直线都可以经过平移，使其通过
施氏投影：并将半径放大 ２倍，则投影面的面积与半球面的面积相等, 又叫等面积投影
子午线表示平面或直线的倾向，纬度圈表示直线或平面法 线倾角。 平面和直线在子午纬度圈网中的投影就是一个点。
施氏子午纬度圈网应用：
作结构面的极点。
将一定范围内岩体中的数百条结构面，按照各自产状绘制其极点确 定优势结构面组
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