地质罗盘在隧道工程地质工作中的简单应用.docx

地质罗盘在隧道工程地质工作中的使用方法地质罗盘是进行野外地质工作必不可少的一种工具 借助它可以定出方向，观察点的所在位置，测出任何一个观察面的产状 （如岩层层面、褶皱轴面、断层面、节理面……等构造面的空间位置 ），以及测定火成岩的各种构造要素，矿体的产状等具体应用到隧道工程地 质工作中，首先是通过测定相关结构面的产状， 得出掌子面围岩的基 本构造条件、判定围岩自稳能力、辅助实现围岩分级，其次可以根据 结构面与隧道走向的产状组合关系，实现前方围岩的短期地质预报， 还可以在地面地质调查时根据测出的不良岩层露头的空间要素， 判断其在隧道掘进过程可能遭遇的位置（长期地质预报）因此，学习使 用地质罗盘，是实践隧道工程地质工作的基础水准气泡水平刻度盘垂直水准气泡垂直刻度盘垂直刻度指示器瞄准觇板图1常用地质罗盘正面构造图、地质罗盘的结构：地质罗盘式样很多，但结构基本是一致的，我们常用的是圆盆式 地质罗盘仪由磁针、刻度盘、测斜仪、瞄准觇板、水准器等几部分 安装在一铜、铝或木制的圆盆内组成，如图 1 所示一）磁针——一般为中间宽两边尖的菱形钢针， 按装在底盘中央 的顶针上，可自由转动，不用时应旋紧制动螺丝，将磁针抬起压在盖 玻璃上避免磁针帽与项针尖的碰撞， 以保护顶针尖， 延长罗盘使用时 间。

在进行测量时放松固动螺丝，使磁针自由摆动，最后静止时磁针 的指向就是磁针子午线方向 由于我国位于北半球磁针两端所受磁力 不等，使磁针失去平衡 为了使磁针保持平衡常在磁针南端绕上几圈 铜丝，用此也便于区分磁针的南北两端二）水平刻度盘 ---水平刻度盘的刻度是采用这样的标示方式： 从 零度开始按逆时针方向每 10 度一记，连续刻至 360 度， o 度和 180 度分别为N和S, 90度和270度分别为E和W，利用它可以直接测 得地面两点间直线的磁方位角三） 竖直刻度盘----专用来读倾角和坡角读数，以E或W位置为 0 度，以 S 或 N 为 90 度，每隔 10 度标记相应数字四） 悬锥 ---是测斜器的重要组成部分，悬挂在磁针的轴下方， 通过底盘处的觇板手可使悬锥转动， 悬锥中央的尖端所指刻度即为倾 角或坡角的度数五） 水准器 ---通常有两个，分别装在圆形玻璃管中，圆形水准 器固定在底盘上，长形水准器固定在测斜仪上六） 瞄准器——包括接物和接目觇板，反光镜中间有细线，下部有透明小孔，使眼睛，细线，目的物三者成一线，作瞄准之用二、地质罗盘的使用方法在使用前必须进行磁偏角的校正因为地磁的南、北两极与地理 上的南北两极位置不完全相符，即磁子午线与地理子午线不相重合， 地球上任一点的磁北方向与该点的正北方向不一致， 这两方向间的夹 角叫磁偏角。

地球上某点磁针北端偏于正北方向的东边叫做东偏，偏于西边称 西偏东偏为 （+）西偏为 （-） 地球上各地的磁偏角都按期计算，公布以备查用若某点的磁偏 角已知，则一测线的磁方位角 A 磁和正北方位角 A 的关系为 A 等于 A 磁加减磁偏角 应用这一原理可进行磁偏角的校正， 校正时可旋动 罗盘的刻度螺旋，使水平刻度盘向左或向右转动， （磁偏角东偏则向 右，西偏则向左 ），使水平刻度盘上方的磁偏角矫正铜针指向与磁偏 角相应的读数例如兰州的磁偏角为偏西 1°，则调整水平刻度盘至 其 359°对准铜针，经校正后测量时的读数就为真方位角二）目的物方位的测量 是测定目的物与测者间的相对位置关系， 也就是测定目的物的方 位角 （方位角是指从子午线顺时针方向到该测线的夹角 ）测量时放松制动螺丝， 使对物觇板指向测物， 即使罗盘北端对着 目的物，南端靠着自己，进行瞄准，使目的物，对物觇板小孔，盖玻 璃上的细丝， 对目觇板小孔等连在一直线上， 同时使底盘水准器水泡 居中，待磁针静止时指北针所指度数即为所测目的物之方位角 （若指针一时静止不了， 可读磁针摆动时最小度数的二分之一处， 测量其它要素读数时亦同样 ）若用测量的对物觇板对着测者 （此时罗盘南端对着目的物 ）进行瞄 准时，指北针读数表示测者位于测物的什么方向， 此时指南针所示读 数才是目的物位于测者什么方向， 与前者比较这是因为两次用罗盘瞄 准测物时罗盘之南、北两端正好颠倒，故影响测物与测者的相对位置。

为了避免时而读指北针，时而读指南针，产生混淆，放应以对物觇板 指着所求方向恒读指北针，此时所得读数即所求测物之方位角三）结构面产状要素的测量 岩层的层面、岩体的节理面、断层的错动面，是隧道施工过程 中常遇到的结构面， 它们对围岩的稳定性， 以及对前方地质条件影响 很大，或者说是关键要素， 实际工程中地质罗盘的应用，也基本是对 相应结构面空间位置的测定工作结构面的空间位置也即产状， 包括三个要素， 分别是结构面的走 向、倾向和倾角1. 结构面走向的测定 走向是结构面与水平面交线的方向，表明其水平方向的延伸发 展方向测量时将罗盘长边与出露较好的结构面或借助人工辅助面紧 贴，如图 2，如然后转动罗盘，使圆形水准气泡居中，读出指针所指 刻度即为结构面走向因为走向是代表一条直线的方向，它可以两边延伸，指南针或 指北针所读数正是该直线之两端延伸方向，如 NE30 度与 SW210 度#均可代表该结构面走向2•结构面倾向的测定图3竖直节理面倾向测量结构面倾向——是指结构面向下最大倾斜方向线在水平面上的投影，恒与走向垂直测量时，将罗盘北端或接物觇板指向倾斜方向，罗盘南端紧靠 着结构面并转动罗盘，使水准气泡居中，如图 3,读指北针所指刻度 即为结构面的倾向。

假若结构面朝下，测量有因难，也可以仍用对物觇板指向结构面 倾斜方向，罗盘北端紧靠底面，读指北针即可，假若测量底面时读指 北针受障碍时，则用罗盘南端紧靠岩层底面，读指南针亦可3.结构面倾角的测定结构面倾角是面与假想水平面间的最大夹角， 即真倾角，它是沿 着岩层的真倾斜方向测量得到的，沿其它方向所测得的倾角是视倾 角，如图4视倾角恒小于真倾角，也就是说结构面面上的真倾斜线 与水平面的夹角为真倾角，视倾斜线与水平面之夹角为视倾角 野外 分辨真倾斜方向甚为重要，它恒与走向垂直，此外可用小石于使之在 结构面面上滚动或滴水使之在面上流动， 此滚动或流动之方向即为结 构面真倾斜方向图4真倾角与视倾角的关系测量时将罗盘直立，并以长边靠着结构面的真倾斜线， 沿着结构 面左右移动罗盘，并用中指搬动罗盘底部之活动扳手， 使测斜水准器 水泡居中，读出悬锥中尖所指最大读数， 即为结构面的倾角 （真倾角）（三）产状的记录方式产状的记录方式通常采用下面的方式：如测量出某一结构面走向为 3100，倾向为 2200 ，倾角 350，则 记录为 NW310°/SWZ 35°,或 310°/SWZ 35°，或 220°/35°，根据 不同的记录要求来定。

三、注意事项（一） 测量结构面产状时需要在结构面露头测量,比如测层面 产状时,不能在转石 （滚石 ）上测量,因此要区分露头和滚石区别露 头和滚石,主要是多观察和追索并要善于判断二） 如果结构面凹凸不平,尤其是隧道掌子面出露的结构面 往往不是良好完整的, 这时可把记录本平放在结构面上创造人工辅助 面,以便进行测量三） 普通常用地质罗盘仪都是不防水的,因此在地下水发育 的结构面进行测量时,需要注意防水工作,以免影响正常使用。