_V_字形法则的量化指标及其应用最新

Water Power Vol．34． No．11 0 引 言 勾绘地层界线是野外地质填图工作中的重要环节 ,是借 助“V”字形法则实现的。 “V”字形法则的意义在于：它使得地 质工作者只需确定地层界线（或断裂）上的两个点，就可以根 据等高线大致勾绘出两点间的出露界线，当然这是在一定的 前提下进行的。 “V”字形法则形象地描述了倾斜地层界线（或断裂）的出 露界线与平面图上地形等高线的弯曲形态间的关系， 即：倾 斜地层在地表的出露界线在穿越沟谷和山脊处同地形图上 的等高线一样呈“V”字形态。但是，由于地层产状及地形的坡 向间的复杂关系,“V”字的形态变化较大,人工勾绘地层界线 很容易存在误差甚至造成错误，并且目前“V”字形法则仅是 地质现象的原则性定性表述。地层界线（或断裂）的出露线究 竟受岩层产状和地形及二者相互关系的影响到什么程度 ,出 露曲线弯曲到什么程度,这需要地质工作者的经验判断,因此 存在诸多的不确定因素。如果能够找出 “V”字形法则的量化 指标，则无疑将大大提高勾绘地层界线的精度和效率。 1 “V”字形法则的原理 地形图是以垂直投影勾绘出地形等高线，根据走向的定 义可以得到，在地形图上地层界线（或断裂）的出露线与同一 等高线的交点的连线即是该地质界线（或断裂）在该地段、该 标高的平均走向线（可以定义为总体产状的走向线）。 为了简要说明问题，我们假设理想状态下地层界线（或 断裂）在不同地段、不同标高的产状一致（实际上大多数是不 一致的）。 如图 1a 所示透视图中，事先知道某砂岩层的上层 面与 100 m 和 150 m 高程的两个水平面相交得Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ 两条不同高程上的走向线。 沿层面做它们的垂线 AB 为倾斜 线；AB 与其水平投影 AC 的夹角 α 则为岩层的倾角，CA 方 向为岩层的倾向， 在直角三角形 ABC 中，BC 为两条走向线 的高差。 将透视图投影在平面上，可以得到平面图 b，可以发现 砂岩层上层面与 100 m 和 150 m 的两条等高线的交点相连 得到的Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ两条不同高程上的走向线之间的水平距离 其实就是图 1a 中的距离 AC。 反过来思考， 如果得到某地区某岩层在某个位置的出露 产状，如何可以得到该岩层在地表的出露线呢？ 文章编号：0559－9342（2008）11－0039－02 “V”字形法则的量化指标及其应用 崔小东 （中国水电顾问集团昆明勘测 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院，云南 昆明 650051） 关键词：“V”字形法则； 量化指标； 方法对比； 地质填图 摘 要：地质人员在勾绘地层界线（或断裂）的出露线时经常用到“V”字形法则，但“V”字形法则受地层产状及地形 坡向的影响较大，且目前的“V”字形法则仅是地质现象的性质表述，没有量化指标。 针对这种情况，提出了应用“V” 字形法则的量化指标，并且通过方法对比，提出了一种更加准确有效地勾绘地层界线（或断裂）出露线的方法，在实 践中有较好的应用价值。 The Quantitative Index and Application of V-like Rule Cui Xiaodong （Kunming Hydropower Investigation，Design and Research Institute，CHECC, Kunming Yunnan 650051） Key Words：V-like rule; quantitative index; contrastive method; gedogical mapping Abstract：Geologists always used the v-like rule when they delineate the boundary of geological or rupture. But the V- like rule influenced by the attitude of stratum and topography all the time and it is just the property definition out of the quantitative index. Through contrasts different methods, this paper offer the quantitative index of the v-like rule and introduced a more effectively method to delineate the boundary of geological or rupture, has preferable value in practice. 中图分类号：P62 文献标识码：B 收稿日期：2008-01-09 作者简介：崔小东(1982—），男，河南新乡人，助理 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师，从事 水利水电工程地质专业工作. 第34卷第 11期 2008年11月 水 力 发 电 地质与勘测 39 水 力 发 电 2008年 11月 Water Power Vol．34． No．11 2 方法对比 2．1 方法一 针对上述问题，《水利水电工程地质手册》中提出了一个 解决方法，步骤如下： （1）已知观察点 x 为某岩层的顶板（或断层）出露点，并 测得该点的高程为 800 m，岩层 （或断裂 ）产状要素为走向 EW,倾向 S，倾角 20°（见图 2）。 （2）过观察点 x 引一走向线 SS′(走向 EW)。 （3） 在图框外取任一适当距离引 AB 直线垂直于走向 SS′，交点为 C，并由交点 C 引直线 CE 使其与 AB 的夹角等 于岩层（或断裂）的倾角（20°）。 （4）由 C 点起，按平面地形图的比例尺，以平面地形图的 等高距（100 m）为单位，将 CD 加以分割。 （5）过 CD 上的各分割点引 AB 的平行线，并都交于 CE 上，再由 CE 上的点引平行于 SS′的直线，这些直线都代表一 定高程上的走向线。连接同样高程的走向线与地形等高线的 交点，即为该岩层顶板（或断层）的露头线。 2．2 方法二 通过分析方法一可知，地层界线（或断裂）在地表的出露 线是地质界线（或断裂）的倾斜面在不同地段、不同标高（地 形线）的垂直截距（或水平相对截距）的反映，即地形地质图 上，地质界线（或断裂）在地表的出露线上的各点与地质界线 （或断裂） 空间上的实际露头的各点是垂直的、 一一对应关 系。 并且，在平面地质图上地层界线（或断裂）在地表的出露 线主要与不同高程走向线之间的水平距离 δ 有关。 这个距离 无论是从图 1 还是图 2 中都可看出，其仅与地层界线（或断 裂）的倾角 α 和地形图的等高距 h 有关，据此我们即可得到 “V”字形法则的量化指标，即 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 （1）。 δ=h×ctgα （1） 式中，δ 为地层界线（或断裂）在不同高程的走向线之间的水 平距离， m；h 为地形图等高距，m；α 为地层界线（或断裂）的 倾角，（°）。 经过以上的分析和总结，笔者提出了一种更简便有效的 方法。 同样利用图 1的地形，已知 x点岩层的倾角 α =20°，地形 图的等高距 h =100 m，利用式（1）可以得到 δ =275 m。 勾绘岩层 的出露线步骤如下： （1）通过点 x 引一条走向线（方向为 EW）。 （2）借助 AutoCAD 中的偏移功能，在这条引线两侧偏移 多条引线，偏移距离为 275 m。 （3）这些引线与不同的等高线相交，得到一系列交点（见 图 3）。 （4）连接这些交点，即可得到我们所需要的地质界线（或 断裂）的出露线。 3 小 结 （1）对“V”字形法则进行定量化研究，能够使地质人员更 加准确和快速地勾绘出地质界线（或断裂），达到有“法”可 依、有“量”可依。 （2）对比文中的两种方法可以发现，利用方法二在推测 倾斜岩层的出露线时并不需要在地形图的左侧绘制辅助线， 只需根据式 （1）， 利用 AutoCAD 的偏移功能找出地质界线 （或断裂）在其他等高线上的交点，连接这些交点，即可得到 所需要的地层界线（或断裂）的推测出露线。 （下转第 44 页） 地质与勘测 40 水 力 发 电 2008年 11月 Water Power Vol．34． No．11 层，层厚一般为 20~110cm，岩层反倾坡内，产状 305°∠45°。 根据对左岸研究区域内 48、38、42 号 3 个平硐和众多基 岩露头进行相关结构面调查所得的相关资料， 利用 3DSS 软 件进行构建的三维可视化模型见图 1。 三维结构面网络模拟整体图及结构面分布细部特征见 图 2，利用任意剖面的生成方法对三维边坡进行带有结构面 迹线的剖面生成，生成结果见图 3。 平硐实测和结构面网络模拟展示图分别见图 4 中（a）和 （b），通过图形对比法的模型检验可知，模拟效果比较理想， 能够满足工程研究的实际需要。 4 结 语 本文提出的节理边坡三维可视化模型构建方法可以直 观地显示研究区域内不同方位的地质信息，特别是通过对三 维结构面网络的模拟，能够使地质工作者迅速了解地质体中 三维结构面的展布情况，对岩体中不稳定块体的初步判断起 到了很大的作用。 岩体结构三维可视化研究是一个复杂的过程，如何使可 视化模型与数值模型相互统一，相互转化，以达到工程地质 中稳定性评价的要求，是今后研究的工作重点，也是三维可 视化研究的发展方向。 参考文献： [1] 张有天，周维垣 .岩石高边坡的变形与稳定[M].北京：中国水利 水电出版社,1999. 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Stereological interpretation of joint trace data： influence of joint shape and implications for geological surveys [J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sci- ences and Geomechanics Abstracts，1980，17(6)：305-316. （上接第 40 页） 这种方法更简单快捷且误差小，便于计算机 做图的需要，在实践中有较好的应用价值。 参考文献： [1] 朱志澄,等.构造地质学[M].武汉:中国地质大学出版社,1991. [2] 水利电力部水利水电规划设计院主编. 水利水电工程地质手册 [M].北京:水利电力出版社,1985.190-191. [3] 郭淑芳,等.“V”字型法则定量化研究及其地质意义[J].黄金,2002, (11)：10-12. ∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠∠ 地质与勘测 44