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赤平极射投影的极点矢量和等值线图

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1 引言

在《构造地质的立体投影(Stereographic projection)方法 (1)》介绍了赤平极射投影的基本概念和等面积投影的方法。同时也介绍了根据极点(pole)和投影大圆的目测识图方法。对于极点,倾角小的平面靠近圆心;对于大圆,倾角大的平面靠近圆心。本文在此基础上继续讨论立体投影的相关内容,特别是极点(pole)的矢量和等值线图。


2 极点矢量和等值线

构造地质学中使用的立体投影有极地(polar)投影和赤道(equatorial)投影两大类,如下图所示。但在岩石工程中一般情况下我们都使用赤道网。

极地网


赤道网


在赤道网中又分为两类,一种为等角(Equal Angle)网或称Wulff网,另一种为等面积(Equal Area)网,或者称朗伯特Lambert (Schmidt)网。虽然这两种网都可以用来研究角度关系,但在岩石工程中主要使用等面积(Equal Area)网。在这种网上,参考球体表面上的任何区域被投影后的面积与球体上所在面积相同,利用这一特性可以制极点图的等值线,从而可以找出极点的集中区域,确定首选方向的极点数量或者节理的**,例如上图所示的红**域,可以看出这个**所占的比例最大(maximum density 23.4%)。


3 极点图的注意事项

如前所述,在极点图中,我们可以使用一个点来表示一个平面。对于极点,倾角小的平面靠近圆心,倾角大的平面靠近圆周;在等面积网中,一个平面的倾向可以在等面积网格中直接确定,从底部的S方向按顺时针方向读取即可,倾角按极地网的同心圆确定位置。这个技巧能够帮助我们在现场工作中不必使用计算机软件,使用一张网格纸快速确定一组控制节理的产状。下图所示的平面倾角50度,倾向150度。 


4 参考文献

[1] Goodman, R. E. (1964) The resolution of stresses in rock using stereographic projection. Int. J. Rock Mech. Mining Sci., 1, 93–103.


[2] Goodman, R. E., & Shi, G. H. (1985). Block theory and its application to rock engineering. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ. International Series in Civil Engineering and Engineering Mechanics, p. 338.


[3] Goodman, R. E. (1989). introduction to the rock mechanics. Wiley, New York .


[4] Goodman, R. E. (1995). Block theory and its application. Geotechnique, 45(3), 383-423.


[5] Lee and Wang (2011) Analysis of highway slope failure by an application of the stereographic projection Int. J. Environ. Chem. Ecol. Geol. Geophys. Eng., 5 (3) (2011), pp. 122-129


[6] Leyshon, P. R. and Lisle, R. J. (1996) Stereographic Projection Techniques in Structural Geology. Butterworth and Heinemann, Oxford, UK, 104 pp.


[7] Park, H. J., et al. (2016). "Assessment of rock slope stability using GIS-based probabilistic kinematic analysis." Engineering Geology 203: 56-69.


[8] Phillips, F. C. (1971) The Use of Stereographic Projections in Structural Geology. Edward Arnold, London, UK, 90 pp.


[9] Smith, J. V. and C. Arnhardt (2016). "Distinguishing between single and double plane sliding of tetrahedral wedges using the circle method." Engineering Geology 211: 98-101.


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首次发布时间:2022-10-10
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