第１ｚ卷第１期 ２０１２年３月 江苏建筑职业技术学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＪＩＡＮＧＳＵ ＪＩＡＮＺＨＵ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ Ｖｏｉ＿１２№．１ Ｍａｒ．２０１２ 赤平投影法在某铁矿采区边坡 开挖稳定性分析中的应用 唐文颖 （中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州２２１００８） 摘 要：根据某铁矿区设计开采宕面（主要结构面）与临空面的组合关系以及岩层的结构面特征， 采用赤平投影法，评价该矿区设计开采的边坡稳定性，对在山体边坡削坡过程中引发滑坡和崩塌 的可能性进行了分析． 关键词：赤平投影；节理面；结构面特征；坡度；稳定性分析 中图分类号：ＴＵ ４５７ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５—３５５０（２０１２）０１—００２５—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｊ ｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｌｏｐｅ］Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｏｎｅ Ｉｒｏｎ Ｍｉｎｅ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ａｒｅａ ＴＡＮＧ Ｗｅｎ—ｙｉｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｆｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２２１００８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｙｎｔａｇｍａｔｉｃ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍａｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐｌａｎｅ ａｎｄ ｆｒｅｅ ｆａｃｅ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐｌａｎｅ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒａｔａ ｉｎ ｏｎｅ ｉｒｏｎ ｍｉｎｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｖａｌｕａｔｅｓ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｓｔａ— ｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｗｉｔｈ ｓｔｅｒｅｏｇ￣‘ａｐｈｉｃ ｐｒｏｊ ｅｅｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｌｉｄｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｌｌａｐｓｉｎｇ ｄｕｒｉｎｇ ｓｌｏｐｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ；ｊｏｉｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐｌａｎｅ ｆｅａｔｕｒｅ；ｓｌｏｐｅ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ 极射赤平投影简称赤平投影，是用于表示线和 面的相互关系及其运动轨迹，并将物体在三维空间的 几何要素反映在一个投影平面上进行研究处理的一 系数后进行定量评价；对于岩质边坡，则主要考虑岩 体节理裂隙的发育情况，查明各组岩体节理裂隙的倾 向和倾角，与边坡的走向及倾角进行对比，作出节理 裂隙玫瑰花图和赤平投影图，从而定性地对其稳定性 进行评价［４］．本文主要基＝ｆ赤平投影方法，根据某铁 种方法．因赤平投影能够直观、简便地判断岩体中各 种结构面的组合关系，故常用于岩质边坡稳定性定性 分析【１ｑ］．边坡稳定性研究一直是岩石力学等相关学 矿矿区边坡岩体结构特征，对该矿区设计开采的边坡 稳定性进行评价，为设计合理的开采坡度提供一定的 依据． 科的基本命题，经历了由经验到理论、由定性到定量、 由单一评价到综合评价的研究过程 ］．对于土质边坡 的稳定性评价，一般采取定量计算的方法得出稳定性 １某铁矿矿区地质概况 １．１地质构造 收稿日期：２０１２—０１—０５ 作者简介：唐文颖，男，江苏淮安人，硕士研究生 Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｓｈａｔｗｙ＠１６３．ｃｏｒｎ 该铁矿区地处扬子准地台常山一诸暨台隆与 华南褶皱系浙东南隆起区新昌一定海隆断束的交 ２６ 江苏建筑职业技术学院学报 第１２卷 接部位，位于江山一绍兴深断裂的北东部．由江 山一绍兴深大断裂及芙蓉山帚状构造（北段）组成 该区构造骨架，以断裂为主，褶皱不发育． 江山一绍兴深大断裂由一系列大致相互平行 的北东向和北北东向断裂组成，局部韧性剪切构造 极为发育；断裂带北侧以左溪一兰田断裂为代表， 南侧以灵坑尖一大林断裂及宽约０．４～０．５ ｋｍ的 大成坞糜棱岩带为代表，断裂带宽约３～５ ｋｍ，断裂 带两侧地质特点截然不同，并具有多次活动特征． 芙蓉山帚状构造位于江山一绍兴深大断裂南 侧芙蓉山地区，由砥柱和多个环形、弧形断裂组成， 该评估区表现为近东西向孤形断裂，构造较复杂且 具多期性． １．２地层岩性 本地区地层由老至新为：上侏罗统黄尖组， 岩性为熔结凝灰岩，灰色，凝灰质结构，块状构 造；上更新统，由含碎石黏性土组成，局部含碎石 及砂，主要分布于矿区沟谷及山麓地带；全新统， 具二元结构，下部含黏性土卵石层，呈灰色，稍一 中密状，卵石粒径２～１０ ｃｍ，占５Ｏ ～６Ｏ ，砾石 约占２０ ，黏性土胶结．上部为灰黄色粉质粘土，厚 度０．５～１．５ｍ，可塑状，含铁锰质斑点，表部为耕植 土．整个地层均有岩浆岩侵入，岩浆岩体主要有辉 石角闪岩（ ），为矿区铁矿体的主要赋矿母岩，出露 面积０．３７２ ｋｍ。，长１ ２３９ ｍ，宽１５～５６２ ｍ．工程控 制岩体厚２６～１８７ｍ，平均厚度为７９．８ ｍ，岩体形态 呈透镜状，主要由辉石角闪岩、角闪辉石岩、含橄榄 岩团块的辉石角闪岩等组成．经采样化验，辉石角 闪岩含铁８ ～１３ ，抗压强度１３９ ＭＰａ，抗折强度 ２０ ＭＰａ，岩石力学强度值较高． ２ 矿区设计开采边坡结构面特征及 赤平投影图 ２．１ 开采区北侧（Ｉ—Ｉ段）边坡结构面特征及其 赤平投影图 Ｉ—Ｉ段（开采区北侧）坡长１５０ ｍ左右，坡高 １３０ ＩＴＩ，坡向６。，坡度５Ｏ。，由辉石角闪岩及铁矿体 组成，上部岩石风化相对较强（如图１所示）．经过 现场勘察，确定以下４组结构面为影响边坡稳定 性的主要结构面，即１组节理１８Ｏ。 ６２。和３组节 理３００。／５０。、１２５。／８１。、７Ｏ。 ７Ｏ。．因此，以此４ 组结构面的赤平投影分析为依据，对Ｉ一工段边坡 稳定性进行评价．上述４组结构面的赤平投影如 图２所示． 鲁 ＼ 惶 水平距离／ｉｎ 图１ Ｉ—Ｉ段设计开采边坡剖面 Ｆｉｇ．１ Ｓｌｏｐｅ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｆ Ｉ—Ｉ ｓｅｃｔｉｏｎ 图２ Ｉ—Ｉ段节理赤平投影 Ｆｉｇ．２ Ｊｏｉｎｔ ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉ—Ｉ ｓｅｃｔｉｏｎ ２．２开采区东南侧（Ⅱ一Ⅱ段）边坡结构面特征及 其赤平投影图 Ⅱ一Ⅱ段（开采区南东侧）坡长１２０ ＩＴＩ左右，坡 高９５ Ｉｎ，坡向３３３。，坡度５４。，由辉石角闪岩及铁矿 体组成，上部岩石风化相对较强（如图３所示）．经 现场勘察，确定以下４组结构面为影响边坡稳定性 的主要结构面：２组节理１８０。／６２。、１２５。／８１。和２ 组节理３００。 ５０。、７０。／７０。，以此４组结构面的赤 平投影分析为依据，对Ⅱ一Ⅱ段边坡稳定性进行评 价，４组结构面的赤平投影如图４所示． 三３ ＺＫ０２ 原始地形 ０ 图３ ＩＩ一Ⅱ段设计开采边坡剖面 Ｆｉｇ．３ Ｓｌｏｐｅ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｆⅡ一Ⅱｓｅｃｔｉｏｎ 第１期 唐文颖：赤平投影法在某铁矿采区边坡开挖稳定性分析中的应用 ２７ ３３。 ５４。 １８０。 ６２。 图４ Ⅱ一Ⅱ段节理赤平投影 Ｆｉｇ．４ Ｊｏｉｎｔ ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｏｆⅡ一Ⅱｓｅｃｔｉｏｎ ３对设计开采边坡的稳定性分析 １）图２分析表明：Ｉ一工段１组节理１８０。 ６２。 和６。 ５Ｏ。结构面交线为反坡向，且倾角大于坡角， 在该情况下边坡一般比较稳定．３组节理３００。 ５０。、１２５。 ８１。、７０。 ７０。的交线倾向和６。 ５０。结 构面交线为顺坡向，且倾角小于坡：角，属于同向缓 倾裂隙面，为不稳定结构，易发生滑塌． ２）图４分析表明：Ⅱ一Ⅱ段２组：宵理１８０。 ６２。、 １２５。 ８１。和３３３。 ５４。结构面交线：为反坡向，且倾 角大于坡角，此情况的边坡一般比较稳定．２组节理 ３００。 ５ｏ。、７０。 ７０。的交线倾向和３３３。 ５４。结构面 交线为顺坡向，且倾角小于坡角，亦属于同向缓倾 裂隙面，为不稳定结构，容易发生滑塌． ３）工一Ｉ段和Ⅱ一Ⅱ段为该矿区典型的设计开 采边坡类型，经赤平投影法分析均：勾不稳定边坡． 因此，该矿区如使用现有的设计开采坡度进行开 采，将会形成很多不稳定坡段． ４ 结论 通过对该矿区设计开采边坡结构面进行赤平 投影图分析，认为Ｉ—Ｉ段设计开采边坡和Ⅱ一Ⅱ段 设计开采边坡均为不稳定边坡，确定Ｉ—Ｉ段和Ⅱ一 Ⅱ段影响边坡稳定的节理面分别是３组节理３００。 ５０。、１２５。 ８１。、７０。 ７ｏ。，及２组节理３００。 ５０。、 ７Ｏ。 ７０。，均与结构面交线为顺坡向，该铁矿采区边 坡若按设计开挖，易发生崩塌和顺层滑坡型式破 坏．因此在矿山开采前，应重新规划开发方案，并进 行边坡设计工作，在最大利用资源的前提下，合理 设计开采坡度，避免局部崩塌和顺层滑坡的发生． 参考文献： ［１］徐开礼，朱志澄．构造地质学［Ｍ］．２版附本．北京：地 质出版社，２００６． １－２］卢达．基于赤平投影法的岩质边坡稳定性分析ＥＪ］． 铁道建筑，２０１０（１１）：６【ｊ一７１． ［３］ 唐熊，钟艳飞．赤平投影在某岩质边坡稳定性分析中 的应用［Ｊ］．山西建筑，２０１０，３６（２７）：１０７—１０８． ［４］杨天鸿，张锋春，于庆磊，等．露天矿高陡边坡稳定性 研究现状及发展趋势［Ｊ］．岩石力学，２０１１，３２（５）： １４３７—１４４１． ［５］郭光威．岩质边坡与土质边坡稳定性评价的区别［Ｊ］． 黑龙江科技信息，２００９（１９）：１４—１５． （责任编辑：赵国淮）