坐标投影作图法在川藏线宿瓦卡岩质边坡稳定性分析中的应用

边坡稳定性问题是川藏线工程建设面临的重要问题。野外调查发现基岩边坡失稳一般表现为块体塌落或滑动。基于岩体结构控制理论,作者以川藏线西藏境内宿瓦卡附近的人工高边坡为例,进行了块体边坡稳定性分析。对比现有理论方法的优缺点,采用坐标投影作图法及其计算机化程序CPH。坐标投影作图法是一种以正投影为基础,以分析岩体结构面的几何关系及由其切割出来的块体的稳定性为目的的图解方法。根据现场量测取得的数据,采用CPH程序确定了块体边坡的结构面方程,从而求出各结构面产状。在此基础上建立水平切面图,并求得各块体顶点坐标,计算出块体的表面积及体积。根据极限平衡理论,运用CPH程序进行块体稳定性分析,并求出块体的稳定性系数。通过分析可知,坐标投影作图法及其计算机化的CPH程序在块体边坡稳定性分析中有着很好的应用效果。     

坐标投影作图法的计算机化及其在块体几何分析中的应用

块体塌落或滑动是岩石工程的重要破坏形式之一。为了解决此问题,需要对块体进行几何条件分析和稳定性分析。对此除采用传统的方法赤平极射投影图解法和三维数值法的方法等方法外,还可以采用坐标投影作图法。本文主要阐述坐标投影作图法在块体几何条件中的应用以及对它的计算机化。坐标投影法是一种以正投影为基础、借鉴赤平极射投影的方法而形成的以分析岩石工程中块体的几何条件和稳定性为目的的一种图解方法。该作图法的提出,为岩石工程块体稳定性研究提供了一个新的方法。为进一步提高坐标投影作图法的应用效率,作者提出了适用于现场的坐标投影作图法的计算机化问题。考虑到块体的几何条件是块体稳定分析的基础,本文主要针对块体几何条件的确定方法及其计算机化问题开展研究,并利用V isual C++将其编成CPH-Ⅰ软件。为了考核该软件,作者还以某一地下工程为实例,将该软件的计算结果和按坐标投影作图法图解法得出的结果进行了比较。对比结果表明该软件可用。     

基于坐标投影法岩质边坡块体稳定性分析及其可视化研究

块体塌落或滑动是岩质边坡工程的重要破坏形式之一,因此块体稳定性分析是岩质边坡工程中一项极为重要的内容。以浙江仙居县神仙居岩质边坡为研究背景,对块体稳定性分析及可视化进行研究。基于线性回归法和非均匀有理B样条法提出拟合结构面和临空面的新方法。基于坐标投影法提出单滑面和双滑面型块体的稳定系数计算方法,将无人机与坐标投影法结合,并基于Matlab开发出适于岩质边坡工程中平面多面体块体和曲面块体稳定性分析的CPG程序。该程序可实现结构面、临空面及不稳定块体的空间表示及可视化。工程实践表明,该研究可高效、准确地处理落石、崩塌等工程地质灾害问题。程序计算结果与坐标投影块体理论计算结果基本一致,块体稳定性分析方法可靠,开发的CPG程序可行,可大幅提高块体稳定性分析效率,具有实际工程意义。     

框架预应力锚杆边坡支护结构的稳定性分析方法及其 应用

以边坡极限平衡理论及框架预应力锚杆边坡支护结构的圆弧滑动破坏模式为基础,在考虑框架、锚杆对土体边坡稳定性影响的情况下,基于圆弧滑动条分法的思想利用积分法建立了内部稳定性安全系数计算模型和最危险滑移面搜索模型。确定滑移面圆心坐标为几何控制参数,推导了安全系数计算模型中各变量与滑移面圆心坐标之间的函数关系式,从而获得了滑移面几何控制参数与内部稳定性安全系数之间的函数关系。利用网格法对框架预应力锚杆支护结构最危险滑移面的圆心坐标进行动态搜索和求解。最后采用Matlab语言编制了框架预应力锚杆边坡支护结构的稳定性分析程序,并结合工程实例进行了验算,讨论了此种方法的适用条件,结果表明该方法简明适用,较传统的经验分析方法更加合理。     

基于单个钻孔孔壁电视图像确定地下岩体结构面产状的普适数学方法

岩体结构面产状是影响岩体力学性质及工程稳定性的重要地质因素.从钻孔孔壁电视平展图上可较精确地提取结构面迹线上不共线三点的相对二维坐标(d, h),再利用空间解析几何理论确定其三维空间相对坐标(x, y, z),并求得结构面法向矢量.根据钻孔孔壁与坡面及结构面产状的空间几何关系,在保持原点不变的情况下,采用空间坐标变换的方法,将三维坐标系z轴和y轴分别转化为竖直方向z′和正北地理方向y′,并确定转化后坐标系空间的结构面法向矢量.再从结构面产状的定义出发,根据结构面法向矢量与结构面倾向、倾角的相关性,建立了一个空间几何模型,通过该模型可求得任意平直坡面上任一钻孔内局部岩体结构面的产状.      

变方向折线剖面数学模型的建立及作图方法讨论

变方向折线剖面是在地形、地质情况较为复杂地区普遍采用的实测地质剖面方法。其地质剖面图目前一般用几何作图方法以投影法成图。这种方法成图过程繁琐，误差大，存在一系列问题。笔者提出了一套准确的坐标法计算方法及与其相适应的展点作图方法；对传统的岩层厚度计算方法进行了革新，提出了一个非判别选择的通用公式；对完善地质剖面图的编制方法进行了讨论     

裂隙岩体边坡稳定性分析方法

岩石边坡，尤其是裂隙岩体边坡稳定性分析应考虑岩体中结构面的产状、性质和发育程度。对随机发育的岩体结构面，赤平极射投影是确定优势结构面及分析边坡潜在破坏模式的基础。以某电厂高100m以上岩石高边坡为例，介绍了采用赤平投影图解法及极限平衡法，进行岩体边坡稳定性分析的方法。     

空间坐标系下地下岩体结构面数学描述方法初探

钻孔摄像技术能够采集到大量地下岩体内的结构面数据,分析其数据有助于进一步揭示结构面的空间分布规律和组合关系。针对钻孔内获得的结构面几何参数的特殊性,提出了综合倾角、倾向和位置深度等参数的特征点描述方法,在局部坐标系下对结构面特征点的描述方法及计算过程进行了阐述,推导出了结构面几何参数与特征点坐标之间的转换公式,在全局坐标系下对特征点坐标进行了归一化处理,最后对空间坐标系下特征点的分布规律进行了探索。研究结果表明,（1）空间坐标系下的结构面特征点是结构面几何参数和空间位置的综合反映;（2）特征点在空间的分布反映了结构面的空间组合关系。为结构面的统计分析提供新的思路和方法,有助于开展结构面的空间分布规律和交切关系研究,对钻孔摄像技术的发展和以结构面几何特征为基础的岩体稳定性评价起到积极的推动作用。     

常规作图法绘制过球心平面的赤平投影

极射赤平投影广泛用于地质、工程地质等领域，以方便表示及求解各种线、面间的关系。若采用标准吴氏网，所得图件直径亦是20cm，而实际需要直径往往较小，图件必须缩小，费工费时，且不准确。有现成的计算机软件，但需配备昂贵的外设。本文通过几何推导，得出常规作图法采用参数值计算表达式，针对地质技术人员普遍配置CASIOfx-180P及CASIOfx—3600P科学计算器，编制了参数值计算程序，为作图提供了技巧。1极射赤平投影常规作图法特点及难点圆0为基圆，点0为圆心，R0为半径。设弧NBS是一倾向90°倾角θ的过球心的平面的赤平投影，A为…     

一种定量确定断层位移性质和位移距离的新方法

介绍一种利用构造面和构造线的空间几何关系,运用矢量代数理论,通过数学计算定量地确定断层位移性质和位移距离的新方法。该方法克服了赤平投影和几何作图过程中的繁琐和误差,只要采用文中所附的电算程序,按要求输入数据便可迅速、准确地得到计算结果。     

高斯投影反解变换的迭代方法

给出了用迭代法求底点纬度Bf值,进而反解高斯坐标的方法。通过编程验证,结果证明该方法具有方法简便、程序设计简单、计算速度快、精度高等特点,对实际工作中相关问题的解决具有一定的实用和参考价值。     

资源储量估算垂直纵投影图上是否要画坐标线探讨

根据数学推导:当矿体(层)为非直立、非正东正西、正南正北倾向时,在垂直纵投影图上X、Y轴坐标投影线均是倾斜线。因此,在矿体(层)纵投影图上强调画坐标线,且将纵投影图上的坐标投影线均表示为铅直线值得商榷。     

An improved Monte Carlo simulation method for discontinuity orientations based on Fisher distribution and its program implementation

Fisher distribution is the most commonly used probability density function for discontinuity orientations. Based on Fisher distribution, Monte Carlo simulation method for discontinuity orientations was reviewed and improved. Those orientations extending beyond the edge of an upper hemisphere projection (OEBEUHP) often have an important influence on both the mean orientation and Fisher constant K, thus affecting simulation results. The detailed algorithms for identifying and adjusting those OEBEUHP were developed in this paper. Based on the improved method, a program for generating discontinuity orientations and plotting their stereographic projection maps, named as MCSDO, was developed. Due to the aforementioned adjustment, the generated orientations by MCSDO are close to the original discontinuity orientations, which were mapped in field, and satisfactory. Only the original orientations and target number of generated orientations need to be input. By running the program we can directly obtain the follows: orientations of generated discontinuities, mean orientations of both original and generated discontinuities, Fisher constant K of both original and generated discontinuities, and stereographic projection maps of both original and generated discontinuities. MCSDO is a freeware designed for researchers and practicing engineers, and can be easily mastered with a little computer knowledge.     

矿石崩落块度的三维建模技术及块度预测

以金川集团Ⅲ矿区为研究对象,根据现场不连续面参数调查结果,利用Monte Carlo模拟方法,产生不连续面综合数据库。然后确定构成岩块的节理面数量、建立三维坐标系统中节理面方程、确定构成岩块的顶点和每个顶点的坐标,并计算岩块的体积、判别岩块的形状特征,从而对矿石崩落块度进行预测。矿石的崩落块度直接影响采场的底部结构设计、出矿设备的选择、二次破碎、炸药消耗的估算等。经过模拟得出的崩落块度预测结果为: 等效尺寸大于0.9 m的块体筛上累积体积百分比为38.2 %,大于1.3 m的块体筛上累积体积百分比为17.2 %。     

基于数字近景摄影测量的岩体结构面几何信息解算模型

为了快速、全面地获取岩体随机结构面信息而提高稳定性评价工作,在数字近景摄影测量测取结构面空间坐标的基础上,应用立体几何、方位概念和投影变换理论,提出并建立了基于空间坐标的结构面迹线三维模型、任一投影展示面的迹线二维模型和详细判据的产状解算模型。迹线三维模型数据更加详实展示迹线分布状况,迹线二维模型数据又能获得任一重要投影面的迹线信息并突显迹线物理意义;应用误差理论,探讨了基于数字近景摄影测量的产状解算模型获取产状的精度。实验表明,在数字近景摄影测量建立边坡三维模型点位测量精度≤2 cm时,能够解决近似线状结构面的产状获取问题。因此,岩体结构面几何信息解算模型与数字近景摄影测量相结合,可采集到更为全面的结构面几何信息并用于岩体稳定性评价。     

库容综合测量系统中的数据处理

介绍了利用ＧＰＳ等先进技术测库容数据处理中几个关键问题。具体阐述了上述各项系统误差的影响规律及其消减模型,在生产中具有很好的实用价值。     

工程岩体结构面间距空间分布的ARIMA模型及应用

结构面间距是反映结构面分布特征的重要指标之一,也是工程岩体质量级别划分的重要指标之一。与传统的结构面间距定义不同,本文认为只需按组测量结构面之间的间距同样可以分析结构面分布特征,并给出了结构面类型的4类划分法,依此建立结构面序列,利用时间序列的自回归滑动平均模型建立节理间距的AR IMA模型,提出了间距序列建模和模型检验方法,并以实例印证了AR IMA模型表示间距序列是合适的。     

基于MapObjects 2.1控件的地图投影变换方法的实现

为了在同一地理信息系统内或者不同的地理信息系统之间实现数据交换、配准和共享以及对其进行空间叠加、缓冲区分析、最佳(短)路径分析等空间分析,必须保证其在统一的坐标系下具有相同的地图投影,因此地图投影变换显得尤为重要.采用Visual Basic 6.0作为软件开发平台,利用MapObjects控件编程实现了各种常见地图投影之间的任意变换.     

三维网络结构岩体力学架构与展望

三维网络结构岩体力学是岩体力学的一个分支。根据笔者20余年对裂隙岩体研究的心得,阐述了三维网络结构岩体力学的主要特点、研究对象,基本架构、主要研究内容与未来的展望。将岩体结构控制论归结为材料强度控制、结构类型控制、渗流通道控制和几何边界控制4个方面。技术层面的主要内容包括三维RQD估算、岩体表征单元估算技术、结构块体搜索技术、定向投影岩体结构面三维连通率估算技术以及岩体三维渗径搜索技术等。理论层面主要由球面投影理论、概率统计理论、随机动力学、几何拓扑理论、块体理论、非线性系统理论和裂隙岩体多尺度等效结构模型等构成。强调足量的随机不连续面地质信息的原位统计取样是三维网络结构岩体力学的基础,岩体随机不连续面三维网络数值模拟技术是三维网络结构岩体力学的核心技术。     

基于测斜数据的钻孔投影图自动生成算法与实现

以csv文本格式的测斜数据为基础,通过分析钻孔投影数学模型获得投影点的解析坐标(x、y、z)。然后利用面向对象的编程方法通过AutoCAD提供的ActiveX Automation技术,引用直线(lines)图形对象及文本(texts)图形对象的方法及属性,以解析坐标(x、y、z)为数据源绘制钻孔垂直投影图及水平投影图并生成EXCEL格式的投影数据表格文件。