云南大学建筑与规划学院 云南 昆明 650599
摘要：岩石工程中一种重要破坏形式就是岩体破坏，赤平投影法是岩体稳定性分析中的一个重要方法。文章针对某尾矿坝坝肩岩质边坡通过赤平投影法确定岩体中结构面的空间组合关系，给出可能不稳定岩体的几何形态、滑动方向、以及它们的空间位置和分布。并对该岩质边坡进行了稳定性分析，进一步验证了赤平投影法在岩质边坡稳定性分析中的实用性、快捷性和有效性。
关键词：赤平投影；岩质边坡；稳定性分析
引言
天然岩质边坡中往往具有明显的不连续结构面，如假整合、不整合，褶皱、断层、节理、劈理等。这些结构面的强度一般低于岩石的强度，而结构岩体的强度介于结构面强度和岩块强度之间，因此岩体的稳定性主要由岩体结构面控制［1］。张子新等结合赤平投影法和矢量法，提出赤平投影解析法［2］，它弥补了矢量分析法不能分析凹块体的不足，又可以编制计算程序，容易掌握并推广。文章针对某尾矿坝坝肩岩质边坡通过赤平投影法确定边坡中结构面的空间组合关系，给出可能不稳定岩体的几何形态、滑动方向、以及它们的空间位置和分布，并对该岩质边坡进行了稳定性分析。
1.赤平极射投影的原理简介
空间上任一通过球心的平面（岩层面、断层面、节理面或轴面等），必然与球面相交成球面大圆。有通过球心的线，延伸后与球面相交，就会在球面上形成点。以球的南极为发射点，与球面上的大圆和点相连，将大圆和点投射到赤平面上，这种投影方法就叫极射赤平投影(简称赤平投影）。文章采用南极作为发射点，投影上半球来分析。赤平投影即是将立体空间的ABC面投影到此赤平面上来，以平面的形式直观的呈现线面等结构面相互关系，以便于进一步分析处理。［3、4］赤平投影法主要用来表示线、面的方位，及其相互之间的角距关系，把物体三维空间的几何要素（面、线）投影到平面上来进行研究。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在岩体工程中，用来表示优势结构面或某些重要结构面的产状及其空间组合关系。在分析岩体稳定性时，还可利用其来表示临空面、边坡面、工程作用力、岩体阻抗力及岩体变形滑移方向等［5］。
2.工程概况
该尾矿库为磷石膏尾矿库，共有2个子库，分别利用云南省安宁市吴家箐山区的1#、2#沟及上游邻谷冷水箐沟源分布作为库区，最大堆积高度分别为104m、84m、55m。整个库区位于F2断层西侧（断层上盘），断层不发育，其间有小型褶皱发育，未贯穿库盘，库区内岩层产状55-130°∠30－72°，总体岩层倾向E－SE，倾角变化大，以陡倾为主。岩体中裂隙发育，主要倾向NW－SE，归纳后主要发育三组裂隙，①110°-165°∠30°-86°，为向库盘外中陡倾裂隙；②291°～319°∠57°～79°，为向库盘内陡倾裂隙；③192°～214°∠72－85°，为向库盘内陡倾裂隙。以上各组裂隙大多呈闭合型，延伸长度5－1m，贯通差。1、2、3#尾矿坝坝肩岩质边坡裂隙发育情况如下：
（1）1#右侧岸坡倾向NW，呈上缓下陡的折线坡，坡度19－40°。左侧岸坡倾向SE，坡面较顺直，坡度37－41°。右岸残坡积层厚2.0－2.2m，坝顶下部分布厚8.5m的全风化层，呈土夹石状，强风化层板岩厚9.9－19.4m；左岸地表覆盖2.0m的残坡积层，强风化板岩厚18.1m。坝址区岩层产状84－130°∠34－49°，与坝轴呈斜交，主要发育3组节理，①组75°∠66°，面平直，微张，裂宽2－3mm，间距10－20cm，延伸长一般1－2m；②组317°∠56°，面平直，闭合，延伸长50－70cm，间距6－15cm；③组170°∠60°，微张，隙宽2mm，贯通性好，延伸长1.5－2m，间距15－20cm。坝顶高程为1917.0m，两侧坝肩开挖后不形成永久边坡。
（2）2#右侧岸坡倾向NE，坡面顺直，基本一坡到底，坡度32－35°，坝轴与坡向斜交，残坡积覆盖层厚1.5－2.5m，岩性为角砾土，下部强风板岩厚15m，左侧岸坡倾向SE，坡面较顺直，坡度25－60°，坝轴基本与坡向垂直，残坡积覆盖层厚3.5－5.4m，岩性为角砾土，下部强风化层厚7.5－10.1m。坝址区岩层产状89－116°∠30－69°，与坝轴呈斜交，主要发育3组节理，①组189°∠69°，面粗糙，微张，泥质充填，隙宽2mm，间距30cm，延伸长一般1－2m；②组140°∠33°，闭合，间距30cm，延伸长一般20－30cm；③组5°∠79°，闭合，间距20cm，延伸长一般30－50m。坝顶高程为1945.0m，两侧坝肩开挖后不形成永久边坡。
坝肩岩质边坡稳定性分析与结论
根据1、2#尾矿坝坝肩岩质边坡裂隙发育情况，运用赤平投影法将各岩质边坡、结构面绘于投影大圆中（如图3所示）。图3描述了1、2、尾矿坝坝肩岩质边坡4组结构面与开挖边坡的空间组合。分析可知：
1#尾矿坝坝肩右侧边坡的②、③两组结构组合面会形成侧向分离面的不稳定块体，另外边坡中上部全风化层厚度较大，也可能会产生浅层坍塌。左侧边坡岩层产状与①组结构组合面会形成侧向分离面的不稳定块体。边坡开挖时对这种组合形成的不稳定块体和坍塌体应及时清除。开挖坡比强风化基岩建议为1：0.5～1：0.75，覆盖层及全风化为1：0.75～1：1.00。
2#尾矿坝坝肩右侧边坡总体稳定，只是局部②、③两组结构组合面会形成侧向分离面的不稳定块体。左侧边坡中①组节理向外缓倾，边坡开挖过程会沿结构面产生变形破坏，并牵引后部斜坡变形，施工过程中应引起注意，选择合理的开挖坡比，做好临时排水。开挖坡比强风化基岩建议为1：0.75，覆盖层1：1.00。
参考文献
[1] 沈明荣，陈建峰.岩体力学，第一版[M].同济大学出版社，2006:62-65.
[2] 张子新，廖一蕾．基于块体理论赤平解析法的地下水封油库围岩稳定性分析fJ1．岩石力学与工程学报，2010，29(7)：1339-1347.
[3] 石根华．岩体稳定分析的几何方法们．中国科学(A辑)，1981(4)：487-495．
[4] 石根华．岩体稳定分析的几何方法们．中国科学(A辑)，1981(4)：487-495．
[5] 杨志法，王思敬，高丙丽．坐标投影图解法及其在岩石块体稳定性分析中的应用[M].科学出版社，2009：32-39．
论文作者:张水兵,李金,张胜军
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/24
标签：尾矿论文; 结构论文; 裂隙论文; 组合论文; 块体论文; 稳定性论文; 产状论文; 《防护工程》2017年第17期论文;