极射赤平投影法在边坡稳定性评价中的应用

[摘要]岩质边坡的稳定性主要受岩体结构面控制，极射赤平投影法可直观判断各结构面的组合和切割关系，被广泛应用于边坡工程中。本文简单介绍了极射赤平投影法的基本原理，并利用该方法评价了贵州镇胜公路某工点边坡稳定性，对工程实践具有很好的指导意义。

[关键词]岩质边坡 稳定性评价 极射赤平投影

[中图分类号] U416.1+4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-247-1

岩质边坡工程中，断层、节理等不连续面是岩质边坡失稳的主要影响因素。岩质边坡稳定性评价的方法常采用定性、定量综合评价，其中，定性评价方法主要采用极射赤平投影法。

1极射赤平投影法的基本原理

极射赤平投影法主要用来表示线、面的方位及其相互之间的角距关系和运动轨迹，把物体三维空间的几何要素投影到平面上进行研究处理[1]，是一种简便、直观、形象的综合图解方法，目前已在我国工程地质领域得到广泛应用。

极射赤平投影法以圆球体作为投影工具，一切通过球心的线和面，延伸后均会与球面相交，并在球面上形成大圆和点。以球顶（亦称球极）为发射点，将空间任意产状的线、面与设想的投影球的交点、交线投影到赤平面上，这种投影称为极射赤平投影。

2工程概况

2.1地形地貌

贵州镇胜公路第0503工点左侧边坡起点接大坪地分离式立交桥，终点接鸡公背隧道进口，长58.916m。微地貌为岩溶峰林独立山体，山体呈南北向展布，该工点位于该山体的北侧陡倾斜坡上，路线走向235°，即边坡走向为235°，倾向为325°，已开挖边坡总体坡度约为65°[2]。

2.2地质构造

褶皱：该边坡第一级中厚层夹薄层岩石层为一顶部宽缓平整的宽缓背斜，褶曲枢纽产状为132°∠44°，在该宽缓背斜内，岩层被挤压变形，形成若干小褶曲，褶曲形态各异，有的宽缓，有的狭窄，有的甚至产生倒转。

岩层产状：起点处边坡岩层产状为85°∠52°，岩层倾向与坡向为大角度相交；终点处岩层产状为150°∠43°，岩层倾向与坡向相反，为反向坡。

2.3地层岩性及节理裂隙发育

边坡岩性为下二叠统茅口组（P2m）灰岩，根据岩石结构与构造差异，自下而上分为两段：（1）中厚层夹薄层灰岩：分布于一级边坡上，在坡高0～17.5m处，为深灰―灰黑色，细晶结构，中厚层夹薄层状构造，岩石物理力学性能总体强，局部有方解石化浅色蚀变。（2）厚层块状灰岩：主要分布于二级边坡上，在坡高17.5～58m处，为浅灰―灰白色，细―中晶结构，厚层块状构造，除局部有小节理裂隙外，岩石完整，岩石物理力学性能强。

坡体构造节理裂隙发育，有四组较为明显，分别是：第一组（L1）：倾向160°，倾角75°～90°，为高陡节理裂隙，走向与坡面近于平行，距已开挖坡脚约25m，节理裂隙间距在最密处达5～15，节理裂隙组宽约8m，见25条，除最南的一条延伸性较强外，其他延伸性较差；第二组（L2）：走向150°，与坡面近于垂直，倾角90°，为垂直节理裂隙，间距0.7～1m，见4条，该组节理裂隙发育规模较小；第三组（L3）：倾向路线，倾角约30°，为不良外倾结构面，见3条，间距0.5～1.5m；第四组（L4）：产状11°∠80°，间距1～2m，见8条，出露于碎落台以下的厚层块状灰岩内。

2.4水文地质条件

地下水的赋存形式以上层滞水存在，水的补给以大气降水为主，水量受季节影响。该工点地表无集水，也无地下水，水文地质条件属简单类型。

该工点地质构造条件复杂，节理裂隙较发育，对边坡稳定性造成不良影响。为了评价边坡稳定性，运用极射赤平投影法评价其稳定性。

3极射赤平投影法对边坡稳定性评价

结合上文，利用赤平投影法做出各结构面赤平投影图，见图1。

从图上可知：L1走向与坡向近于平行，但倾向相反，属于稳定结构；L2与坡面近于垂直，加之该组节理裂隙不发育，对边坡稳定性无影响；L3倾向与坡向相同，倾角30°，小于坡角，为不良外倾结构面，对边坡稳定性不利；L2与L3相交形成的楔形体交线倾伏方向与坡向为同向，倾伏角较坡角小，从图上看楔形体不稳定，但在现场L3裂隙延伸有限，两节理裂隙不相交，不能形成楔形体；L4与坡向呈一定角度相交，对边坡稳定影响不大。

综上所述，该工点裂隙发育，但大部分节理裂隙（如L1、L2、L4节理裂隙）属于稳定结构，对边坡稳定性影响不大，但对对边坡岩体完整性有一定影响，其中L3属于不稳定结构面，但由于现实发育较小，对边坡稳定性影响不大，只要施工加以适当加护即可。

4结论

根据结构面空间产状及相互组合交线的情况，极射赤平投影法可迅速判断岩质边坡稳定性，并可进一步判断结构体的滑移方向、滑动动态以及稳定程度的分析，在工程实践中具有很好的指导意义。

参考文献

[1]顾婷.赤平极射投影法在岩质边坡稳定性分析中的初步应用[J].水利科技与经济，2010，16（4）：391-392.

[2]国道主干线上海至瑞丽公路（贵州境）镇宁至胜境关高速公路第五合同段补充勘察报告[R].广东核力工程勘察院，2012年12月.