石 家 庄 经 济 学 院 教 师 备 课 用 纸
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构造地质学实习指导书
实习一 认识地质图及读水平、
倾斜岩层地区地质图
一、目的要求
１．明确地质图的概念，了解地质图的图式规格；
２．了解阅读地质图的一般步骤和方法；
３．掌握水平、倾斜岩层及不整合在地质图上的表现特征。
二、实习内容
１．地质图的概念；地质图的图式规格；
２．阅读地质图的一般步骤和方法；
３．认识水平岩层、倾斜岩层及不整合在地质图上的表现特征。
地质图是用规定的符号、色谱和花纹将地壳某部分的地质体（如地层、岩体、地质构造单元、矿床等）和地质现象按一定比例概括投影到平面图（地形图）上，反映出该地区各地质体和地质构造现象的形态、产状、规模、时代及其分布和相互关系的一种图件。
一幅正规的地质图应该有图名、比例尺、图例和责任表。一般还应有１－２幅切过图区主要构造的剖面图；还常附有地层综合柱状图。
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实习二 用间接方法确定岩层产状及作剖面图
一、目的要求
１．掌握用“Ｖ”字形法则判断岩层产状；
２．学会在地形地质图上确定岩层产状要素的方法；
３．学会编绘倾斜岩层地质剖面图。
二、实习内容
１．介绍间接确定岩层产状要素的方法；
２．编给倾斜岩层地区地质剖面图的方法和步骤。
间接确定岩层产状的方法有：在地形地质图上求岩层产状要素的方法和三点法求岩层产状要素，根据时间可重点介绍前一种方法。
绘制倾斜岩层地质剖面图：
１．选择剖面位置；
２．绘制绘形剖面；
３．绘制地质剖面；
４．标绘花纹、代号；
５．整饰剖面图。
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实习三 极射赤平投影基本原理及投影方法
一、目的要求
１．了解极射赤平投影的基本原理；
２．掌握直线、平面的投影方法；
３．学会利用赤平投影方法确定褶皱枢纽及轴面产状。
《构造地质学》教学大纲
《构造地质学》教学大纲
（理科基地班和工科基地班适用）
课程编号:14009 学时：64学分：4
一、课程性质和目的:
构造地质学是地质学理科基地本科生的必修课。它是建立在普通地质学、古生物学、矿物岩石学和普通物理学、力学等基础之上的一门主要的专业基础课。通过本课程的教学，让学生掌握一些构造地质学的基础知识和技能，初步掌握基础构造现象的观测、描述和分析方法，为进一步深入地学习构造分析、构造物理学、区域大地构造学、实验构造学、岩石圈流变学等课程和开展相关研究打下基础。
二、课程的基本内容
课程基本内容主要包括断裂、褶皱、面理、线理等构造形态及其组合的描述和分析；面理、线理产状测量、V字形法则、极射赤平投影等构造几何学方法；构造应力分析、应变分析、流变分析的力学基础、典型构造力学分析示范以及基本构造现象的野外观测。具体内容如下：
绪论（2学时）
构造地质学研究的目的、任务、内容、方法、意义概述
第一章原生沉积构造与线理、面理产状（4学时）
层理类型、岩层变新方向的确定、岩层接触关系及在地质图上的表现、原生沉积构造与软沉积变形；线理和面理产状要素、测量方法与图面表示
第二章赤平投影、地质读图、图切剖面与构造等值线（12学时）
赤平投影的原理方法与基本操作，赤平投影的应用与计算机实现；读地质图、V字型法则；图切剖面的基本要求与实践；构造等值线及其计算机实现
第三章断裂构造基础（6学时）
断层几何学、运动学、构造岩、断层面特征；节理及其组合 第四章断裂系统分析（6学时）
逆冲系统几何学、逆冲双重构造、反冲和冲起、逆冲推覆构造的扩展、逆冲系统中的转换断层；伸展系统几何学、伸展双重构造、犁式扇、半地堑、滚动背斜、伸展系统中的转换
断层；走滑系统几何学、走滑断层尾端效应、拉分盆地、转换拉伸与转换压缩、花状构造、走滑双重构造
第五章褶皱构造（10学时）
褶皱几何要素、褶皱产状要素、褶皱面向、褶皱分类、等斜线及其编制方法、平行褶皱与相似褶皱、对称褶皱与不对称褶皱、褶皱倒向、寄生褶皱、轴隆区与轴陷区、协调褶皱与不协调褶皱、叠加褶皱、褶皱形成机制与褶皱系统、纵弯褶皱与横弯褶皱作用、弯滑与弯流
赤平投影在边坡稳定性评价中的应用
摘 要：根据边坡结构面的组合关系，通过赤平投影图绘制，确定边坡潜在不稳定结构体的规模、分布，以及滑动系数，其结论可为进一步的工程地质评价提供有效的依据.本文总结出不稳定块体存在着三种潜在破坏形式：即坠落体、单面滑动以及双面滑动.通过工程实例研究，判定了不稳定块体可能发生滑移的方向和类型，结合物理力学参数计算出潜在滑动块体的稳定性系数，提出潜在滑动体发生破坏的可能性.
关键词：赤平投影；隧道边坡；稳定性系数
1 前 言
极射赤平投影法用于地质构造分析始于1920年美国学者布克，他利用赤平投影法分析了岩体节理的组合关系[1].我国学者张涛长在二十世纪五十年代利用极射赤平投影方法求取褶皱的产状，并收到了很好的效果.之后，王思敬、石根华、蒋爵光等学者先后将极射赤平投影应用于边坡稳定性分析的求解上来，并且一直推广至今[2-5].
大量的工程实例证明，岩质边坡的破坏、大坝坝基岩体的滑移以及地下洞室围岩的塌落等岩体的失稳破坏现象，多数都是沿着岩体结构的软弱结构面而发生的.在外界荷载和自重应力的共同作用下，岩体的破坏主要是由于岩体结构面组合切割产生的块体发生剪切位移或者拉裂破坏而形成.所以研究岩体结构面在三维立体空间中的位置、组合关系以及结构面的力学参数等，对边坡稳定的性评价和其破坏形式的研究是至关重要的.本文针对边坡岩体结构面的不同组合形式，应用赤平投影法来判断岩体中各结构面的组合及切割关系，根据实际隧道边坡结构面组合情况，分析切割岩体可能的滑动方式以及滑动方向，从而更好的为工程边坡设计施工服务.
2 赤平投影的基本要素
赤平投影投影工具是圆球体，基本要素为：投影球、赤平面、基圆、极射点.工程分析中常采用过球心的平面投影作为主要手段.如图1 所示，结构面ASBN
与投影球相交得到结构面的球面投影.通过球极P点向结构面球面投影的圆周各点发出射线，该射线和赤道平面的交点轨迹SB′N 构成结构面的大圆赤平投影.同理，可将结构面的法线投影得到结构面的极点赤平投影.构造线的极点投影法与结构面的极点投影法相同.构造地质学常采用上极点下半球投影，在工程分析中采用下半球投影可使岩体稳定性分析更加直观.在赤平投影法中，直立大圆的赤平投影为基圆的一条直径（图1 中的NS 直径），水平大圆的赤平投影就是基圆（图1 中的WSEN），倾斜大圆的赤平投影是以基圆直径为弦的大圆弧（图1
Ｔ ７，ＳＩＬＩＣＯＮ ＶＡＬＬＥＹ ＩＩ繇 【技术应用】
赤平投影在某工程岩质边坡稳定分析中的应用 曹建平 （中国水电顾问集团成都勘测设计研究院四川成都６１００７２） 摘要： 掌握边坡的基本地质条件，据岩质边坡的坡坏主要受结构面的控制，利用赤平投影原理，通过赤平投影图对边坡的稳定进行分析评价。 关键词： 赤平投影；边坡；不利组合：稳定 中图分类号：ＴＢ２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－－７５９７（２０１Ｏ）０５１０１３２—０１ 赤平投影是把面和线投影在投影球的赤道平面上，在构造地质学中用 以解决地质构造的角度和方位问题，是岩质边坡稳定性分析中的重要方法 之一。其基本原理就是把面和线放在一个投影球的中心，通过球心的面和线 延伸后与球面相交，分别形成弧线和点。把球面上弧线和点与投影球的顶点 （上半球或下半的极点）相连，投影到赤道平面上，即为极射赤平投影。通过 赤平投影图，可以清楚地看到结构面及边坡临空面间的相互组合关系，从 而确定不稳定体的形态、大小、方位，可以直观、初步做出边坡稳定性评 价。本文就其在某工程边坡稳定性分析中的应用进行阐述。 １工程地质概况 该边坡为某工程导流洞出口边坡，边坡地形陡峻，自然边坡坡度一般 ７０。左右，局部４５。左右，基岩普遍出露，以斜长花岗岩为主，弱风化、 弱卸荷水平深度一般１５Ｏ～１７０ｍ，弱风化、强卸荷水平深度一般３０￣５０ｍ。 地表未见规模较大的控制性软弱结构面及区域性断裂通过，ＩＩＩ、Ⅳ结构面 发育，且相互切割，边坡岩体主要发育五组优势裂隙，岩体结构总体为块 裂结构，局部次块状、碎裂结构。 ２边坡稳定性分析 利用优势裂隙及边坡的产状，绘制边坡岩体优势裂隙赤平投影（图 １）。通这赤
编号 结构面产状 编号 边坡 Ｊ１ Ｎ３５。Ｗ／ＮＥ ８５。 自然边坡 Ｎ４０。Ｅ／ＳＥ ７０。 Ｊ２ Ｎ４５￣５５。Ｅ／ＮＷ ３５￣４５。 洞脸边坡 Ｎ５３。Ｅ／ＳＥ ６３。 ３４ Ｎ２０ ５０。Ｅ／ＳＥ ５６～６５。 外侧边坡 Ｎ３７。ｗ／ｓｗ ７３。 Ｊ５ Ｎ１０。Ｗ／ＮＥ ４５。 内侧边坡 Ｎ３７。Ｗ／ＮＥ ６３。 不利组合 交棱线产状 不利组合 交棱线产状 Ｊｌ，Ｊ２ Ｎ５８。Ｅ／ＮＷ ３５。 Ｊ２，Ｊ４ Ｎ７６。Ｗ／ＮＥ ２２。 Ｊ１，Ｊ４ Ｎ４６。Ｅ／ＳＥ ５９。 Ｊ４，Ｊ５ Ｎ２０。Ｗ／ＮＥ ４５。 Ｊ１，Ｊ５ Ｎ５３。Ｅ／ＳＥ ２５。 图１导流洞出口边坡优势裂隙赤平投影图 ２．１自然边坡的稳定性。自然边坡地形陡峻，临河坡高大于２０Ｏｒｅ，坡 度一般７Ｏ。左右，局部４５。左右。坡体内主要发育Ｊ１组裂隙。该组裂隙与 Ｊ２、Ｊ４、Ｊ５等裂隙相互切割，在坡体表面形成大小不一、方位各异的不利 块体。其主要变形破坏型式为： 以Ｊ１组裂隙为侧向切割面，陡倾卸荷拉裂面Ｊ４为后缘切割面，形成潜 在不稳定块体，在诱发因素影响下可能发生崩塌现象。该破坏型式主要发 生在陡坡范围。Ｊ１与Ｊ５相互切割，形成沿Ｊ４面滑动的潜在滑移体，构成滑 移拉裂破坏。 ２．２工程边坡的稳定性。据 设计布置，工程边坡开挖后在平 面上将形成洞脸边坡、内侧（下 游侧）边坡、外侧（上游侧）边 坡（图２）。由于边坡开挖高度较 低，开挖范围有限，工程边坡内 主要发育Ｊ１、Ｊ２、Ｊ４、Ｊ５四组裂 隙，洞脸边坡的主要变形破坏型 式与自然基本一致： 内侧边坡易沿Ｊｌ组裂隙发生 倾倒破坏：同时有以该组裂隙为 后缘切割面，以Ｊ２或Ｊ５组裂隙为 图２导流洞出口边坡开挖示意图 底滑面，发生小规模平面滑移的可能。外侧边坡有沿着Ｊ１组裂隙发生崩 塌、倾倒坡坏的可能。 ３结论 综上所述，导流洞出口自然边坡高陡，边坡基岩岩性以斜长花岗岩为 主，岩体卸荷强烈，Ⅲ、Ⅳ结构面发育，岩体结构总体为块裂结构，局部次 块状、碎裂结构；未见规模较大的控制性软弱结构面及区域性断裂通过，自 然边坡整体基本稳定。但卸荷带内岩体结构面发育局部构成不利组合，构成 潜在滑移体，在中强地震、暴雨等工况下有发生滑移拉裂、崩塌、倾倒破坏 的可能。导流洞出口洞脸工程边坡主要变形破坏型式与自然边坡基本一致， 内侧边坡存在小规模平面滑移、倾倒、崩塌的可能，外侧边坡有发生倾倒、 崩塌的可能。建议对上述导流洞出口自然边坡进行清坡和防护措施，对工程 边坡不利块体或潜在滑移体采取有效的锚固处理措施。 参考文献： ［１］常士骠、张苏民， 《工程地质手册》（第四版）．北京：中国建筑工业 出版社，２００７． ［２］陈祖煜、汪小刚、杨健、贾志欣、王玉杰，《岩质边坡稳定分析原 理・方法・程序》，北京：中国水利水电出版社，２００５． ［３］张倬元、王士天、王兰生， 《工程地质分析原理》，北京：地质出版 社，２００５． 作者简介： 曹建平（１９７７～），男，云南曲靖，学士，工程师，主要从事工程地质勘 察设计工作。
