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2l;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FDFD=AD-i"FA=AD-i-FAF=AD?tga=AD?sinB?tga则工=AD+?sinp?tg工=百当a=a即tga≥DC曰C?sin[31991年6月时图3工=DFDE.=DC+CECE=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?siy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日一.斟拉拉柱埘常目_o.趟犁翟但舟*z∞.疽收瞄絮蟒蕾磷-捌唾毒担粥牛蒋置2釜l詈ll:221:1:=I廿般.融21錾2君崔,器】.of富l———r2-o2o:f菩I三ff善2富昌I兽}Jf:2h悟悟悟*I孽竹2晴l:窿2辑)暑I器22.苦鲁s罩宁专车.蠹青拿宝暑富舯噼廿h∞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}.。
图1 β-α坐标系 裂隙统计β—α-γ图解——介绍一种新的裂隙统计方法罗小杰(长江水利委员会勘测总队）裂隙是一种常见的构造。
对裂隙进行统计分析是研究裂隙发育规律的一种基本方法和手段。
目前对裂隙进行统计分析图件有两种：一是极射赤平投影,另一是玫瑰花图。
下面介绍一种新的统计方法，即β-α-γ图解。
1. β-α-γ图解的原理用α表示裂隙的倾角,β表示倾向， γ表示走向（有相差180º的两个值)。
在α≠0和α≠90º时，裂隙通常表示成β∠α。
事实上,裂隙都可用一个倾向值和一个倾角值予以确定其空间状态，也就是说,用一个由β和α组成的有序数组（β,α)即可代表一条裂隙产状,换句话说就是有序数组（β,α)与裂隙的空间状态呈一一对应关系，即给定一个有序数组(β,α)，有且只有一条裂隙与之对应，反过来，一条裂隙有且只有一对有序数组(β,α）来表示之。
如果以β为横轴,α为纵轴建立如图1所示的直角坐标系，那么有序数组（β，α)与βOα平面内的点建立了一一对应关系。
即任意一对有序数组（β’，α')在βOα平面内，只能找到唯一的点A 与之对应，反过来，βOα平面内的任意一点A 有且只有一对有序数组(β’，α’)与之相对应。
因此,任意一条裂隙，通过有序数组（β,α)都可以在βOα平面内找到唯一的对应点，同样，βOα平面内任意一点都代表唯一一条裂隙。
这样，我们将裂隙与βOα平面内的点建立了一一对应关系。
这就是β—α-γ图解的基本原理。
2。
β—α-γ作图方法作β-α-γ图可按下列步骤进行. ①建立β-α—γ坐标系：选取O 点,以O 为原点建立直角坐标系，横轴为β轴（倾向轴）,纵轴为α轴（倾角轴）, α轴的另一端为起点作平行于β铀的γ轴(走向轴）；以适当单位长(如坐标纸上的1mm 刻度)将α轴分成90等分，将β轴和γ轴分成360等分,每一等分代表1度倾角值或方位角值。
在α轴上由下至上标出0º～90º倾角值，β轴和γ轴上标出方位角，但二轴对应点的方位角之差值为90º，这是因为走向与倾向相差90º(图2）。
裂隙密度玫瑰花图及编制方法
破裂隙密度玫瑰花图是一种特殊的统计图，用于表示破裂隙的分布情况。
它可以绘制在极坐标图上，以玫瑰花瓣的形状来表示破裂隙的分布情况，从而更直观地反映破裂隙的分布特征。
编制破裂隙密度玫瑰花图的步骤如下：
（1）数据准备：首先，准备需要绘制破裂隙密度玫瑰花图的数据，包括破裂隙的分布情况，各破裂隙的长度及其分布的方向。
（2）数据分析：分析破裂隙的分布情况，统计出各破裂隙的长度及其分布的方向，并将其转换为极坐标数据。
（3）绘制破裂隙密度玫瑰花图：将极坐标数据输入到图形软件中，绘制出破裂隙密度玫瑰花图。
