图方法外,也可用下列公式计算:
(公式六) (公式七)
式中——平面倾角(°); ——平面上直线的侧伏角(°); ——直线的倾伏角(°);
——平面倾向与直线倾向之差(°)。 7.两个平面交线的产状(如图十二(a))
例7:已知两个平面70°∠40°和290°∠30°,用赤平投影法求解这两个平面交线产状。 (1)按例1做法,分别绘制出两个平面的赤面投影大圆弧APB和CPD,两条大圆弧相交于P点,该点即为两个平面交线的赤平投影。
(2)连结OP,并量得OP的长度。然后用公式一求得交线的倾伏角为β=13.14°;OP所在径线方向即为交线的倾伏向,量得交线的倾伏向为365.15°。即两个平面交线产状为365.15°∠13.14°。
8.两个平面的夹角及其夹角的等分面(如图十二(b))
例8:已知条件同例7,用赤平投影法求解两个平面的夹角及其夹角的等分面。
(1)绘制两个平面的公垂面,由于以点P为投影的直线就是公垂面的法线,因此公垂面的产状为176.15°∠76.86°,按例1做法绘制公垂面的赤平投影大圆弧FIHG,与两个已知平面的赤平投影大圆弧分别相交于点H、点I。这两点所代表的直线产状分为:
直线H为96.27°∠36.96°;直线I为259.48°∠26.44°。
(2)点H、点I所代表的两条直线的夹角就是两个平面的夹角,可根据两条直线的产状,由公式五计算求得,结果为114.66°。也可先用公式六分别求出两条直线在公垂面上的侧伏角,分别为:直线H的侧伏角为38.128°;直线I的侧伏角为27.209°。
则两条直线的夹角为180°-(38.128°+27.209°)=114.66°。
(3)公垂面的投影大圆弧上点H、点I间弧段的中点K在两个平面的等分面的投影大圆弧上,投影点K的直线产状204.74°∠75.11°。点P也在等分面的投影大圆弧上,其产状也已求得(例7)。已知投影大圆弧上的两个点,就可按例4做法计算出等分平面的倾角和其赤平投影大圆弧的半径,并绘制出经过这两点的大圆弧QKM。该大圆弧对应的平面即为已知两个平面夹角的等分面,其产状为267.76°∠83.12°。
9.一条直线与一个平面的夹角(如图十三)
例9:一平面产状120°∠50°,一直线产状320°∠20°,用赤平投影法求解直线与平面的夹角。 (1)按例1做法绘制已知平面的赤平投影大圆弧ADB。 (2)按例2做法绘制已知直线的赤平投影,即投影点C。 (3)按例3做法绘制已知平面法线的投影极点P。
(4)按例4做法绘制经过点C、P的大圆弧CPD,其所代表的平面与已知平面垂直,其产状为244.06°∠56.28°。
用公式六分别求出直线C和直线P在平面CPD上的侧伏角,直线C的侧伏角为24.280°,直线P的侧伏角为50.606°,也就是平面法线与已知直线的夹角为50.606°-24.280°=26.33°,因此已知直线与平面的夹角为90.00°-26.33°=63.67°。
四、用赤平投影求解边坡稳定问题
在岩质边坡稳定性分析与计算中,赤平投影可用来初步判定边坡稳定性,求解边坡稳定性系数计算所需的几何参数。
(一)边坡稳定性初步判别
图十四所示的边坡楔体,假定只有摩擦力抵抗滑动,且两个结构面的摩擦角相同,且都等于,则楔体可能滑动的条件是两个结构面交线的赤平投影,即它的投影点应落在坡面大圆弧与摩擦圆所围成的范围内(图十四(b)中阴影部分),即(其中 为在正交交线视图上的坡面倾角; 为结构面交线倾角;为结构面内摩擦角)。据此可以迅速判别楔体是否会产生滑动。
(二)求解边坡稳定性系数计算所需的几何参数
边坡稳定性系数计算所需的几何参数包括平面和直线的产状,以及平面与平面、直线与直线、直线与平面夹角等。除平面和直线的产状可现场量测外(平面和平面交线、平面法线也可用赤平投影法求解),其余几何参数都可用赤平投影法求解。前面已经介绍过这些几何参数的赤平投影求解方法,下面举例说明赤平投影在边坡稳定性系数计算中的具体应用。如图十五所示的边坡楔体,坡面、坡顶面、结构面A和B等产状及其它技术参数如表1。