复合滑动面(Composite Slip Surface)破坏模式

1 引言

复合滑动面(Composite Slip Surface)是指滑动面由圆弧和平面组成,如下图所示。这个概念最初是由Janbu提出的. [Janbu, N. 1954. "Application of Composite Slip Surface for Stability Analysis," European Conference on Stability of Earth Slopes, Stockholm, Sweden. Vol.3 pp. 43-49. 在典型的边坡破坏模式中, 我们没有考虑这种情况 (边坡工程---岩体边坡的破坏模式). 对于实际的边坡工程, 这种破坏模式主要由软弱夹层引起. 一个更深入的考虑是由岩桥引起的复合滑动面. 


2 极限平衡法

极限平衡法是实践边坡工程稳定性分析常用的方法. 对于复合滑动面来说, 力矩和力的平衡同时受到条间剪切力的影响。力平衡安全系数随着条间剪切力的增加而增加,而力矩平衡系数安全系数则随着条间剪切力的增加而降低. 在这种情况下, 使用Morgenstern-Price或Spencer方法计算的安全系数会比Bishop简化方法计算的安全系数低。但这个结论不一定适用于所有的复合滑动面。对于某些复合滑动面,结论也许会相反, 在很大程度上取决于复合滑动面的形状.

为了能够分析更复杂的边坡破坏机制,已经发展复合或块状搜索算法,用来搜索关键的、非圆形块状的几何形状。例如, SLIDE和Slope/W在预定义软弱夹层的情况下, 都能够进行复合滑动面的搜索, 特别是<使用BLOCK算法搜索边坡的最小滑动面>提供了一种简单的阶梯状路径搜索算法. 


3 复杂的破坏机理

不过, 极限平衡方法虽然能够进行初始的稳定性分析, 但不能捕捉到涉及结构控制和岩体渐进式破坏的复合破坏机制。Read and Stacey(2009)讨论了一种识别复合滑移面的方法,滑移面由一连串的节理或岩桥组成。岩桥既可以是完整的岩石,也可以是含有分布的小而不相连的裂缝的等效岩体体积。Cundall等人(2016)意识到了(SRMTools---基于微观力学的岩石边坡3D模型)微观裂缝在岩桥形成时的作用. [Cundall, P.A., B. Damjanac and Varun. (2016) “Considerations on Slope Stability in a Jointed Rock Mass,” Proceedings, 50th U.S. Rock Mechanics/Geomechanics Symposium (Houston, Texas, June 2016). ARMA 16-0339. Alexandria, Virginia: ARMA.] Lawrence等人(2020)使用DFN模型建立了一种新型的滑动面算法. 也有一些研究者进行了以主要地质结构控制的复合大尺度岩体边坏机制的数值模拟, 特别是bi-planar复合破坏模式, 例如Fisher and Eberhardt(2007) [Fisher, B. R. and Eberhardt, E. (2007): Numerical modeling and shear strength estimates of bi-planar dip slope failures, Proceedings 11th Congress of the International Society for Rock Mechanics, 1, 629–632.], 参看bi-planar.txt