岩石边坡工程课程---边坡破坏的原因(C3)

计算岩土力学 2021年9月13日浏览：1815

1 引言

在<岩石边坡工程课程---边坡破坏模式(C1,C2)>的基础上, 这个笔记简要总结了C3的核心部分---边坡破坏的原因, 即边坡稳定性的影响因素. 本质上来说,这是一个非常宽广和需要深入讨论的话题, 但在有限的时间内不能覆盖所有内容, 仅从与后面课程内容衔接的角度讲授了最重要的部分.

2 边坡破坏的原因

影响边坡稳定性的因素有内在因素与外在因素两个方面。内在因素包括组成边坡岩体的性质、地质构造、岩体结构、地应力(构造应力)等，这些因素常常起着控制和主导作用; 外在因素包括地表水和地下水的作用、地震、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等。此外, 边坡外形既是内因也是外因. 除了这些总的论述外, 本次课程把重点集中在节理岩体性质和地应力这两个方面.

岩石边坡工程课程---边坡破坏的原因(C3)的图1

3 节理岩体的性质

对于原岩应力较小的浅层节理岩体，原岩本身破坏的可能性较小，主要的破坏模式是沿着不连续面发生滑动，因此岩体结构控制着边坡稳定性. 首先回顾了工程地质学的基础概念: 走向,倾向,倾角, 接着着重讲解了节理间距, 节理长度, 粗糙度以及节理内的充填物等影响边坡稳定的关键因素. 一些扩展讨论参看下面的链接.

岩石边坡工程课程---边坡破坏的原因(C3)的图2

地面激光扫描仪TLS在岩土工程中的应用(2)---节理粗糙度JRC

极限平衡分析中Barton-Bandis 模型的输入参数

岩体不连续的剪切强度 | Barton-Bandis Model

岩体特征---不连续组数(Discontinuity Set)

岩体强度计算: RMi---Rock Mass index

离散断裂网络DFN模型---Veneziano Model

岩桥破坏的等效剪切强度(Equivalent shear strength parameters）

4 地应力

随着边坡开挖深度的不断增加或者在原岩应力比较大的地区, 原岩应力对边坡的稳定性起着非常大的作用. 在大规模岩石边坡工程中必须考虑原岩应力，同时它也是数值模拟(例如UDEC，FLAC等)必须输入的参数。课程中仅讲授了最基础的垂直原岩应力的计算方法,更深入的讨论参看<原岩应力(in-situ stresses)的估算>.

5 扩展阅读

如前所述, 边坡稳定的影响因素是一个非常宽广的论题. 下面这些教材提供了更详细的讨论.

[1] Hoek, E. and Bray, J.W. (1981). Rock Slope Engineering, Revised 3rd edition.

[2] Wyllie, D.C. & Mah, C.W. (2004). Rock Slope Engineering in Civil and Mining Engineering. 4th Edition. 456p.

[3] Wyllie, D.C. (2018) Rock Slope Engineering in Civil Engineering. 5th Edition. 621p.

[4] Goodman, R.E. (1989). Introduction to Rock Mechanics, 2nd Edition.

[5] Hoek, E. (2007). Practical Rock Engineering. 341p.

[6] Hencher, S. (2015). Practical Rock Mechanics. 371p.

6 边坡角的选择

本节课的最后,讨论了露天矿边坡角的选择. 在露天采矿工程中，边坡角的选择不仅影响着边坡稳定性，而且直接影响着矿业公司的经济效益。小的边坡角度虽然维持了边坡稳定，但由此引起的剥采量会产生巨大的费用，因此采矿工程师必须在安全与经济之间取得平衡。

露天采矿台阶设计(Bench Design)方法

露天采矿台阶稳定性分析方法(Bench Scale Stability Analysis)