赤平投影法在岩质边坡稳定性分析中的应用

赤平投影法在岩质边坡稳定性分析中的应用

王胜军

青岛明煦工程技术有限公司    050000

摘要：岩质边坡在山区水利建设项目中是常见的边坡形式，其岩体结构面的空间分布组合关系是决定边坡破坏形式与稳定性的重要因素。为了把复杂的空间组合关系转换为直观的平面关系，本文结合工程实例运用赤平投影法对岩质边坡进行稳定性评价。结果表明，赤平投影法是一种简易、方便、实用的边坡稳定分析方法。

关键词：赤平投影法；岩质边坡；稳定性分析；应用

前言：赤平投影是一种简便、直观的计算方法，又是一种形象、综合的定量图解，它不仅可以表示线和面的方向，相互的角距关系及其运动轨迹，还能把物体三维空间的几何要素反映在投影平面上进行研究处理。此方法对解决地质构造几何形态、应力分析等问题直观有效，在地质工作中被广泛应用。

1岩质边坡类型

关于岩体发生破坏变形的基础和重要因素，岩体自身结构有着决定性的作用。评价分析边坡稳定性时，首先应对岩体自身结构做出正确地评价分析。在自然状态下，岩体结构类型复杂多样，工程不同、地理位置不同，划分的标准依据与类型亦有差异。本次结合工程实例将岩质边坡划分为两种类型。

（1）块体结构边坡。结构体由两组及以上产状不同的结构面组合交割而成。岩体结构面是边坡破坏变形的主控因素，其主因是结构面与坡面交割的结构体存在沿某一结构面滑动趋势或具有多个结构面方向滑动趋势。

（2）平行层状结构边坡。结构块体为层状，由近平行或平行的两个结构面组成。此类型结构面有较强的连续性，主要以顺层滑动的方式使结构体失稳破坏，结构块体中软弱夹层的存在是发生滑动的主要诱因。结构面的抗剪强度与产状决定了平行层状结构边坡的稳定性。

2某工程区实例介绍

2.1地形地貌

新疆塔城地区某水库位于低中山峡谷内，峡谷呈“V”字型，谷底宽10.0m～15.0m，由南至北逐渐放宽，曲折蜿蜒，走向近南北，总体地势南高北低。总体海拔约1100.0m～1200.0m，相对高差80.0m～100.0m，两岸均为平顶低中山，基本对称，两岸山顶地势较平缓，由第四系风积粉土覆盖，局部见基岩出露。地表植被发育，多见低矮灌木及草本植物。库区两岸发育多条冲沟，规模均为小型，沟内植被发育，沟底干涸，多覆盖有碎石土，部分沟壁基岩裸露，坡度30°～50°，局部陡立。两岸边坡较陡，基岩裸露，部分被薄层坡积物覆盖，表层生长有少量低矮灌木。

2.2地质构造

库区所在区域位于准噶尔盆地西北边缘，属准噶尔-北天山褶皱系内的准噶尔优地槽褶皱带内的塔尔巴哈台-荒草坡亚带内的巴尔鲁克-赛米斯台复背斜。库区无区域性活动断裂通过，依据区域资料，距库区东侧约500m～900m处一分支断裂穿过，推测断裂性质为压性，北东走向，倾向不明。库区内无明显的断裂地表形迹，库区主要构造形迹为低序次断层和节理裂隙。库区主要地层为泥盆系火山碎屑岩，岩性主要为灰色、灰绿色凝灰岩、灰绿色晶屑岩屑凝灰岩等；地表覆盖层主要为第四系坡积碎石土和风积粉土等。

3边坡稳定分析

节理与坡面的组合关系是边坡稳定分析的重要因素，现节理与坡面的结构面、线产状数据见表1，其组合关系采用赤平投影法分析如图1所示，其分析如下：

表1结构面与线产状表

图1边坡节理赤平投影图

1）节理1与节理2结构面的交线oa与坡面倾向之间的夹角为153°，与坡面倾向相反，可判定结构面交割岩体是稳定结构体。

2）节理2与节理3结构面的交线ob与坡面之间夹角为14°与坡面倾向相同，且倾角小于坡角，可判定结构面交割岩体为不稳定结构体。存在沿交线方向顺坡向发生滑动的危险。

3）节理3与节理1结构面的交线oc与坡面之间夹角为93°，与坡面倾向相反，可判定结构面交割岩体为稳定结构体。

4）节理1结构面、节理2结构面与边坡坡面大角度相交，属于有利结构面；节理3结构面与边坡坡面小角度相交，但是结构面倾角等于坡角，沿结构面不易出现滑动现象，边坡是基本稳定的。

由以上分析可知：边坡岩体不具备沿坡面方向产生滑移的动力条件和空间条件，但是被节理交割导致岩体稳定性较差，存在沿交线方向顺层滑移危险。

4边坡防护建议措施

建议对坡面不稳定岩体及强风化层进行清除，进行削坡卸载措施。人工削坡时，为避免边坡局部掉块、崩落等，对坡面造成进一步破坏，还需采用工程防护措施，应采用分级台阶开挖方式开展边坡防护工作，即分级开挖、分级保护，开挖后及时做好坡面防护。坡顶设置截水沟，坡底设置排水沟和碎石台。边坡开挖后，严禁长时间暴露在外，需及时采用防晒与防雨水等防护措施，以防降低边坡稳定而引起进一步边坡的滑塌等人为因素产生的不良地质灾害。

结束语：

判定分析岩质边坡稳定存在较多的不确定性，因此其分析方法多式多样，赤平投影法是简单直观且行之有效的方法。通过系统收集地质数据，利用赤平投影法能够较简便地评价分析边坡稳定性，使复杂的空间组合关系转化为简单的平面关系，同时也可预判不稳定岩体的可能滑移方向，以便进一步做出防范措施。

本次采用赤平投影法对新疆塔城地区某水库岩质边坡主要结构面进行研究分析，明确其边坡整体稳定性较好。结果表明，在水利工程边坡稳定性分析中，赤平投影法是一种易于操作、快捷方便、准确分析的边坡稳定判定方法。

参考文献：

[1]谢宝香,张春惠,张宗堂.锚杆长度对反倾向岩质边坡稳定性影响[J].邵阳学院学报(自然科学版),2023,20(01):55-62.

[2]周俊雄,魏继红,刘刚等.镇江市某岩质边坡稳定性评价及其治理措施研究[J].甘肃科学学报,2023,35(01):87-92.

[3]傅杨攀,刘勇健,陈贡发等.基于CSMR和卷积神经网络的岩质边坡稳定性分析[J].自然灾害学报,2023,32(01):114-121.

[4]李伟华,孙红兵,王建平.基于变权理论和集对分析的岩质边坡稳定性评价[J].黑龙江交通科技,2023,46(01):17-19+23.

[5]蒋正,祝斌.Hoek-Brown屈服准则在岩质边坡稳定性分析中的应用对比[J].工程建设与设计,2022,No.493(23):44-48.

[6]刘洪波,李水江,叶永康等.竖向节理分布特征对岩质边坡稳定性影响的数值模拟研究[J].广东土木与建筑,2022,29(10):1-4.

[7]赖柳军.抗滑桩加固岩质边坡稳定性影响分析[J].西部交通科技,2022,No.182(09):57-60.