极射赤平投影.pptx

研究和开发的目的和意义w问题的提出w我公司于2006年7月至9月接受了中国铁道第四勘察设计院（以下简称铁四院）委托的大广高速公路湖北至通山段第二合同段的详细勘察阶段的工程地质勘察工作，里程桩号K249+900k266+563.91，线路总长度约为16.66公里。该工程位于湖北省东南端的通山地区，主要为山区地段，场地地貌分为垄岗丘陵、丘陵低山、低山低中山三种类型，覆盖层稀薄，基岩裸露，断层、节理裂隙等面状地质构造发育。w我们二人在工作期间与铁四院一起工作，主要进行线路地质调查工作，调查场地的地形地貌、地层结构、时代成因、地质构造，主要调查沿线地质构造与线路的关系，分析评价场地内地质构造对拟建路基、路堑、路堤、桥梁和隧道的稳定性的影响，为线路路基、路堑、路堤、桥梁、隧道类型的确定和改线提供地质依据。w我们在线路地质调查过程中，获得了很多线路沿线坡面和断层、节理裂隙面状地质构造等数据，铁四院要求我们制作电子版的极射赤平投影图，以供铁四院设计人员使用。w由于线路很长，工点数量和有关地质构造的面状结构面测试数据很多，手工制作极射赤平投影图繁杂且速度很慢，难以形成电子版文件，不符合铁四院的要求。常规AutoCAD制作效率又低，故我们二人依据极射赤平投影原理、AutoCAD2004utoCAD2004平台和VBA6.0VBA6.0计算机语言对极射赤平投影制图进行了软件的开发和使用，以便及时向铁四院设计人员提供相关图件，供其分析使用。w利用本软件，我们不仅及时向铁四院提供了相关图件和电子版文件，而且加快了工作速度，提高工作效益，满足了设计要求，获得了设计单位的好评。w极射赤平投影的原理简介w在各种类型的岩体工程勘察中，极射赤平投影（以下简称赤平投影）主要用于表示岩体中地质构造要素（点、线、面）的方向，相互角距关系、共生组合关系及其运动轨迹，用于分析和评价岩质边坡和洞室的稳定性。它是一种用于岩质边坡和洞室稳定性分析简便、直观的计算方法，又是一种形象、综合的定量图解分析方法。简单的例子详见下图。w赤平投影是以圆球作为投影工具，其组成部分为投影要素，主要有投影球、赤平面、基圆和投射点四部分组成。其中，投影球为任意半径做成的球（标准的直径为20cm），投影球表面为球面；赤平面是过投影球球心的水平面，即赤平投影面；基圆为赤平面与投影球面相交的大圆，内设东西南北经线；极射点为球上两极的发射点，根据发射点的不同，分为上半球投影和下半球投影两类。w由上极射点（P）把下半球的几何要素投影到赤平面上的投影叫做下半球投影，由下极射点（F）把上半球的几何要素投影到赤平面上的投影为上半球投影。本软件采取的是下半球投影，并主要研究面状地质构造。详见下图。w极射赤平投影图一般是在吴氏网上制作。把物体三维空间的几何要素（点、线、面）反映在投影平面上进行研究处理。在地质构造分析上，主要用于表示岩体中地质构造要素（线、面）的方向，相互角距关系、共生组合关系及其运动轨迹，分析面状构造及其交线与岩质边坡坡向和洞室走向的关系，分析评价路堑岩质边坡和洞室的稳定性。w吴氏网结构：上北N，下南S，左西W，右东E，以正北N为0，顺时针数至360，东西向直径定倾角，圆周为0至圆心为90。连接南北方向的弧线为经线，连接东西方向的弧线为纬线。吴氏网图示详见下图。w吴氏网图示赤平投影的常规制作w常规手工和常规AutoCAD赤平投影成果图的制作方法非常耗时、烦琐，效率低下，出错率高，准确性较差。w常规手工赤平投影成果图的制作w例子：一平面产状12030w把透明纸蒙在吴氏网上，画基圆及“十字”中心，并用针固定在网心上，使透明纸能够旋转，然后在透明纸上标出E、S、W、N，以正北N为0，顺时针数至360，东西向直径定倾角，圆周为0至圆心为90w透明纸上指北针标记与网上N重合，以N为0，顺时针数至120得以点为所求平面的倾向。w转动透明纸使120倾向的该点移至东西直径上，由圆周向圆心数30得一点，并描绘经向大圆弧。w把透明纸的指北针标记转回到原来的指北针方向，此时弧凸所指方向及凸度大小即为平面12030产状。w由此可以看出，当岩体结构面很多时，由常规手工制作赤平投影图非常繁琐，且有误差，并形成不了电子文件，不便设计单位使用。w常规AutoCAD赤平投影成果图的制作w现仍以平面产状12030为例。w第一步：画圆。w第二步：经过圆心画十字，按上北下南左西右东方式，标记标记N N、S S、W W、E E方向。方向。w第三步：把圆周分成第三步：把圆周分成3636分，每份度数为分，每份度数为2020。以正北N为0，顺时针数至360。w第四步：第四步：东西向直径定倾角，圆周为0至圆心为90。至此构成了一个吴氏网。如图：w第五步：在吴氏网上经向上画一过东西向30的圆弧AB，东西向画一直线OE如图：w第六步：依次选中红色的圆弧和直线及字母AB进行旋转.旋转输入-30，即得到该平面的产状。w由此可以看出，用常规AutoCAD方法制作赤平投影图至少要用到六步，当面状结构面很多时，制作就更加麻烦。用这种方式制作极射赤平投影图，虽然可以形成电子文件，但制作繁琐，不宜在实际工作中频繁使用。“极射赤平投影1.0”AutoCAD的VBA二次开发w迄今为止，我公司没有这方面的专业软件，本专业行业内同类计算机辅助软件较少，为弥补这个方面的缺憾，便于及时完成铁四院交给我们的工作以及在今后这方面的工作中能够提高效益，我们对极射赤平投影进行了AutoCADAutoCAD、VBAVBA进行了软件开发，形成本“极射赤平投影1.0”软件。w本软件利用VBA6.0语言在AutoCAD平台下进行二次开发，从而使烦琐和复杂的操作变成了一个AutoCAD简单操作，命令简单，易于使用、工作效率高，使成果的制作更加的规范化，便于分析和研究。极射赤平投影软件简介 运行平台w操作系统：Windows 98及更高版本；w依托平台：AutoCAD2002及更高版本；w开发平台:Visual Basic 6.0 及AutoCAD 2004；w开发语言:VBA6.0、AutoCAD Lisp软件界面软件界面软件界面软件界面软件界面软件界面软件界面软件界面应用及举例w应用举例：岩体面状构造参数详见下表：面状类型符号倾角（）倾向（）边坡坡面P130120开挖坡面P243123岩层层面C125136节理1J120145节理2J245268w运行结果见下图：研究和开发开发过程w在各类工程勘察的实际工作中，我们经常利用赤平投影的分析方法，通过绘制赤平投影图形体现岩体产状、节理及其他结构面，定性和定量分析结构面的成因、力学性质、共生组合关系及其与边坡坡面、洞室轴线之间的关系，从而分析块裂结构岩质边坡和洞室的稳定性。w本软件的开发主要是生产实践的需要，在目前讲究效益和效率的情况下很有必要，为了及时完成铁四院交给我们的任务，我们开发了本软件，并且认为该软件在今后类似的工作中很有应用价值。w实践证明，通过手工和简单AutoCAD的绘制赤平投影方法，效率低，出错率高。为克服这个通病，我们根据赤平投影原理在AutoCAD中理论建模，利用计算机的VBA6.0编程语言并结合AutoCAD Lisp完成了程序的编制和包装工作，形成该软件。w程序自带了安装、卸载程序，程序安装和卸载简单，操作方便。操作过程中，采用了简单的AutoCAD命令格式，只需要输入“chp”命令就可调用程序进行工作。成果的水平及应用价值 w赤平投影方法在各类工程勘察工作岩体稳定性分析和地质构造的研究方面，专业性强，使用普遍，应用率高，在进行岩体结构面分析方面具有简便、直观、形象、能够进行综合定量分析的特点，在研究地质构造方面是一种不可缺少的勘察手段，故采用计算机辅助方法，进行AutoCAD二次开发，解决其操作、效率和精度问题，便于实际分析和研究，具有很重要的实际意义。w根据生产实际的需要，为了高效率的进行和完成赤平投影制图，我们依据赤平投影原理在AutoCAD中理论建模，利用计算机的VBA6.0编程语言并结合AutoCAD Lisp开发本软件，经过大庆至广州高速公路详勘实际工作的测试和运行，不断修改和完善，最终完成了该软件。w该软件在大庆至广州高速公路详勘工作和其他线路勘察工作中得到运用，效果良好，甚至得到设计单位的赞扬。w本软件采用了流行的AutoCAD平台下的VBA编程，扩展性和稳定性好，符合技术人员的一般使用习惯，专业性强，填补我公司计算机赤平投影制图的空白。w目前本行业内同类的计算机辅助软件很少，市面上很少见该类软件出售。本软件的开发具有很强的扩展性，其应用价值和发展前景比较客观，对于我公司专业软件开发有一定的促进作用。如果在今后的开发工作中，进一步完善本软件，使之与正投影图相结合，同时能够定量给出各面之间的夹角、与坡面和开挖坡面的关系，定量分析评价岩体的稳定性，该软件的应用价值和发展前景更加可观。w谢谢！