巖土工程外文翻譯

成學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文）文譯文學(xué)生姓名：

學(xué)號(hào)：

專業(yè)名稱：巖土工程譯文標(biāo)題（中英文）：中文：先進(jìn)值方法在斜坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用和限制英文：

numericaltechniquesinrockanalysis-applicationsand譯文出處：17-21Junepp.615-624外文譯文正文：

指導(dǎo)老師審閱簽名：先進(jìn)值方法在斜坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用和限制摘

要穩(wěn)定性的定期分析是為了對(duì)開挖邊坡（例如明坑采礦法，道路削減等）的安全設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)以及對(duì)天然斜坡的平衡條件進(jìn)行評(píng)估。分析技術(shù)取決于地形狀況和潛在的崩塌形式，并且要對(duì)每種方法論中的不同優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)、局限性進(jìn)行仔細(xì)考慮。這篇論文是對(duì)運(yùn)用在巖石邊坡穩(wěn)定性分析方法的一種回顧。這項(xiàng)分析強(qiáng)調(diào)數(shù)值模擬的近期發(fā)展，其中包括了計(jì)算機(jī)可視化、連續(xù)統(tǒng)的運(yùn)用和不連續(xù)統(tǒng)數(shù)值分析的代碼。簡(jiǎn)

介當(dāng)代工程師提出了很多關(guān)于巖石及混合巖土斜坡穩(wěn)定性分析的方法；

研究?jī)?nèi)容包括從簡(jiǎn)單無(wú)限斜坡和平面崩塌極限平衡技術(shù)到復(fù)雜的耦合有限極離散元素代碼的有關(guān)問(wèn)題。除了運(yùn)用大型計(jì)算機(jī)和二級(jí)編程語(yǔ)言進(jìn)行的涉及臨界面查找程序有關(guān)的分析，人們用圖表表示和運(yùn)用手提計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算巖石邊坡穩(wěn)定性還不到25年因?yàn)樵谑袌?chǎng)上很難買到需要的軟件，所以很大一部分早期的穩(wěn)定性分析程序都來(lái)源于內(nèi)部。而現(xiàn)如今，每位工程師都有一臺(tái)私人電腦來(lái)處理相對(duì)簡(jiǎn)單的巖石邊坡復(fù)雜數(shù)據(jù)分析?？紤]到當(dāng)今大量數(shù)據(jù)應(yīng)用程序的出現(xiàn)，對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)，充分理解不同方法內(nèi)在的長(zhǎng)處和局限性就顯得尤為重要。例如，即使存在大部分的包括復(fù)雜的內(nèi)部變形和類似于被極限反平衡法要求的二維剛性塊假設(shè)的破碎等因素，極限平衡法在解決巖質(zhì)邊坡工程的問(wèn)題中仍舊是最常用的方法。包括滑動(dòng)在內(nèi)的啟動(dòng)機(jī)制可被分析為極限平衡問(wèn)題，但是隨之而來(lái)的是斜坡的潛變、漸進(jìn)變形、大范圍內(nèi)部變形等問(wèn)題。在簡(jiǎn)單的靜態(tài)分析中，引起最終滑動(dòng)的因素很復(fù)雜也很容易被忽視。如果上述問(wèn)題不

被解決，那么極限平衡法就可能與簡(jiǎn)單巖石崩塌在間斷點(diǎn)有很大聯(lián)系。筆者認(rèn)為，極限平衡法應(yīng)該與數(shù)值模擬相互協(xié)調(diào)來(lái)充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)。對(duì)當(dāng)今的工程師來(lái)說(shuō)，如果想要證明其盡職盡責(zé)，就一定要展示他所運(yùn)用的工具。其中，正確的工具尤為重要。陳的觀察進(jìn)一步闡明了所有相關(guān)的斜坡分析法在設(shè)計(jì)或反分析法中的運(yùn)用的重要性?！霸谠缧r(shí)代，滑坡總被看成是上帝造成的。而如今，尤其是在有人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的時(shí)候，律師總是能找到接受懲罰和補(bǔ)償損失的人”。如果斜坡因?yàn)閺?fù)雜機(jī)制（例如流變、內(nèi)部變形和脆性破壞、較弱多土層的液化等等）的出現(xiàn)而崩塌，那么用極限分析法來(lái)解決斜坡設(shè)計(jì)的問(wèn)題就足夠了。此外，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及其概念的使用使極限分析法在斜坡工程設(shè)計(jì)和分析中的作用增強(qiáng)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估必須注明斜坡崩塌的結(jié)果和崩塌的可能性;為了標(biāo)注出所有的崩塌機(jī)率，必須注明對(duì)破壞機(jī)理的理解。巖質(zhì)邊坡分析的傳統(tǒng)方法圖表一總結(jié)了在傳統(tǒng)斜坡分析中通常使用的方法，

也注明了其優(yōu)缺點(diǎn)。就其本身而論，任何巖質(zhì)邊坡分析的第一步都必須是對(duì)巖石學(xué)和巖質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳盡的評(píng)估。由此來(lái)分析現(xiàn)存的間斷點(diǎn)的導(dǎo)向是否會(huì)引起巖塊的不穩(wěn)定性。這些評(píng)估可以通過(guò)實(shí)體技術(shù)和運(yùn)動(dòng)分析來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，程序DIPS(2)可以利用摩擦錐、裂隙和崩塌道路線指標(biāo)以及間斷性的圖解和統(tǒng)計(jì)分析來(lái)實(shí)現(xiàn)巖質(zhì)邊坡的運(yùn)動(dòng)可行性的可視化和檢測(cè)。工程師能用這種方法來(lái)識(shí)別包括單一間斷點(diǎn)和間斷交叉點(diǎn)潛在的滑動(dòng)崩塌是很重要的。他們不用關(guān)心包括多重節(jié)理組及內(nèi)部變形和破裂而出現(xiàn)的崩塌。

在定義的間斷點(diǎn)數(shù)據(jù)和節(jié)理組交叉點(diǎn)可以被引入耦合極限平衡代碼(例如SWEDGE來(lái)評(píng)估反滑動(dòng)的安全因素(。這些程序經(jīng)常并入概率工具，這些工具中的節(jié)理特性和補(bǔ)充道支護(hù)措施可以用來(lái)評(píng)估他們?cè)诎踩禂?shù)上產(chǎn)生的影響。所有的極限平衡技術(shù)基于抵抗力和干擾力的比較都有一個(gè)共同的方法。

為了得到確切的解決方案，所有方法中采取的假設(shè)都一直在變化。圖解分析法用立體圖技術(shù)和塊體理論技術(shù)都可以來(lái)評(píng)估關(guān)鍵塊體。關(guān)鍵塊體的穩(wěn)定性可以通過(guò)極限平衡術(shù)來(lái)獲得。如SAFEX程序(3)和KBSLOPE(4)示。

圖表1.常解析法解析法運(yùn)用立體平面和運(yùn)動(dòng)學(xué)

關(guān)鍵參數(shù)臨界坡和間斷幾何學(xué)；各自的切變強(qiáng)度特征

優(yōu)勢(shì)相當(dāng)簡(jiǎn)單實(shí)用并為潛在危險(xiǎn)提供原始跡象；有些方法可以對(duì)關(guān)鍵塊體進(jìn)行鑒定和分析；也可和其他方法結(jié)合在一起；可以和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)技術(shù)相結(jié)合來(lái)計(jì)算出現(xiàn)

劣勢(shì)只適用于初級(jí)和非關(guān)鍵斜坡的設(shè)計(jì).；需要工程分析來(lái)確定臨界面；需要和典型的間斷點(diǎn)/聯(lián)合抗剪強(qiáng)度數(shù)據(jù)一起運(yùn)用；首先評(píng)估臨界取向,忽視其它的連接特性危險(xiǎn)的可能性和相關(guān)體積極限平衡

典型幾何和材質(zhì)特征；土塊或巖塊的切變強(qiáng)度參數(shù)(凝聚力和摩擦力)；斷點(diǎn)切變強(qiáng)度特征；地下水條件；加固特點(diǎn)和外部支持?jǐn)?shù)據(jù)

針對(duì)失效模型（平面、楔入、坍塌等等）有大量的可用軟件；大都是確定的但是概率性分析的功能增強(qiáng)；可以分析邊坡幾何和材料特性中的安全靈敏度因素；能夠用多種材料、加固和地下水概況來(lái)建二維和三維斜坡

安全性系數(shù)計(jì)算沒(méi)有指示出不穩(wěn)定性機(jī)制；許多技術(shù)在不同的假設(shè)下都可以運(yùn)用；強(qiáng)壓和完全崩塌是不允許出現(xiàn)的；不用考慮原位應(yīng)力狀態(tài)；紀(jì)律性分析要求明確的輸入數(shù)據(jù)來(lái)得到有意義的評(píng)估；一般的機(jī)率性分析不會(huì)考慮到樣本/數(shù)據(jù)協(xié)方差選址結(jié)構(gòu)的落石仿真

典型邊坡幾何；巖塊大小和形狀；恢復(fù)系數(shù)

實(shí)用工具；可以利用概率性分析；維和三維

實(shí)際設(shè)計(jì)圖表在運(yùn)用上的經(jīng)驗(yàn)有限編碼可以使用

在市場(chǎng)上可買到的極限平衡的計(jì)算機(jī)代碼在近幾年已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。這包括：有限元法和地下水應(yīng)力分析(如GEO-SLOPE’sSIGMA/W,SEEP/W和SLOPE/W(6))二維極限平衡法編碼的集成。三維極限平衡法的發(fā)展(例如CLARA(7);3D-SLOPE(8))。概率極限平衡技術(shù)的發(fā)展。允許多樣的支持和加固的能力。非飽和土抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的混合?？梢暬母叨劝l(fā)展和前處理及后處理的制圖學(xué)。這些編碼在土坡和高度蝕變巖斜坡的分析中起著至關(guān)重要的作用。而在這些斜坡中，離散明確的表面容易發(fā)生滑動(dòng)。圖2闡明了高嶺土化的花崗巖斜坡崩塌的反分析法中的二維極限平衡程序的運(yùn)用。包括巖塊內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)和復(fù)雜變形及脆性斷裂影響是極其重要的。數(shù)值模擬技術(shù)也應(yīng)用其中。(如圖所).圖1.SWEDGE

分(右)立DIPS立圖入的礎(chǔ)圖2.用極限平衡法對(duì)瓷土邊進(jìn)行分析來(lái)尋求滑動(dòng)平面（左）和有線差分來(lái)模擬剪應(yīng)變發(fā)展（右）石雨模擬器是另一分析法的傳統(tǒng)模式，其中包括用來(lái)評(píng)估單個(gè)墜落方塊的危害的工具。像(2)的程序用來(lái)分析從給定坡面幾何上滾動(dòng)或彈動(dòng)的巖塊在速率發(fā)生變

化時(shí)，滑動(dòng)巖塊的軌道。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，經(jīng)過(guò)重復(fù)數(shù)量的模擬計(jì)算出的塊速度、反彈高度和端點(diǎn)距離等因素都可以在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中起到作用。通過(guò)效力和阻礙物的動(dòng)能的影響，石雨模擬器也可以幫助制定補(bǔ)救措施。類似的發(fā)展在編碼中有關(guān)處理崩塌巖塊和快速滑動(dòng)方面也有體現(xiàn)。它提出適用于流量預(yù)測(cè)和擺動(dòng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)分析工具。坡度分析的數(shù)值方法許多巖石邊坡穩(wěn)定性存在有關(guān)幾何學(xué)、資料各向異性、非線性性能、

原位應(yīng)力和出現(xiàn)幾個(gè)耦合過(guò)程（例如，孔隙壓力和地震荷載等）的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)功能的提高和市場(chǎng)上便宜的數(shù)值模擬代碼的出現(xiàn)意味著潛在石坡崩塌機(jī)制的預(yù)想能夠，或者說(shuō)在大部分情況下能夠形成巖石邊坡調(diào)查的標(biāo)準(zhǔn)件。石坡穩(wěn)定性分析的數(shù)值方法可以分為三個(gè)部分：連續(xù)統(tǒng)、密斷統(tǒng)和混合建模。表格2為現(xiàn)有數(shù)控技術(shù)的摘要。表格2.數(shù)分析法解析法連續(xù)統(tǒng)建模(例如，有限單元法，有限差)

關(guān)鍵參數(shù)典型邊坡幾何;本構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)(例如，彈簧、彈塑料、潛變等等);地下水特征;表面剪切強(qiáng)度;原位應(yīng)力狀態(tài).

優(yōu)勢(shì)允許物質(zhì)變性和破損；可以模擬復(fù)雜運(yùn)行和機(jī)制；三維建模性；可以模擬地下水和孔隙水壓力的影響；可以評(píng)估不穩(wěn)定性參數(shù)的影響；計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展在合理的時(shí)間內(nèi)在計(jì)算機(jī)上建立復(fù)雜模型；可以結(jié)合蠕變；可以結(jié)合動(dòng)態(tài)分析

劣勢(shì)運(yùn)用著必須訓(xùn)練有素、經(jīng)驗(yàn)豐富并且遵循良好的造型實(shí)踐。應(yīng)該意識(shí)到模型和軟件是限制因素(例如，邊界效應(yīng)、網(wǎng)格的縱橫比、對(duì)稱度硬件記憶限制)普遍輸入的貧瘠數(shù)據(jù)的可用性必需輸入數(shù)據(jù)沒(méi)有經(jīng)過(guò)定期測(cè)量；不能夠模擬高度節(jié)理巖石的效果；由于運(yùn)行時(shí)間受限，靈敏度分析很難完成。密斷統(tǒng)建模(例如離散單元,分元件)

典型邊坡和間斷幾何;完整的本構(gòu)標(biāo)準(zhǔn);間斷剛度和切變強(qiáng)度;地下

允許彼此的塊變形和塊移動(dòng)；可以模擬復(fù)雜運(yùn)行和復(fù)雜機(jī)制(復(fù)合材

同上，使用者必須經(jīng)驗(yàn)豐富才能遵守好的模擬；和上述的普遍局限性一

擬

混合物/耦合模

水特征;原位應(yīng)力狀態(tài)列出獨(dú)立模型的輸入?yún)?shù)的組合

料、間斷運(yùn)行和液壓機(jī)械及動(dòng)態(tài)分析)；能夠評(píng)估不穩(wěn)定性參數(shù)變化的影響耦合有限元/離散單元模型能夠模擬節(jié)理和層狀媒介上的完整的裂縫延

樣；需要注意縮放效果；需要模擬典型間斷幾何(間距,持性等等)；節(jié)理特性可使用的的數(shù)據(jù)有限(例如jkn,jks).復(fù)雜問(wèn)題需要高端內(nèi)存容量；在實(shí)踐中相對(duì)來(lái)說(shuō)有較少的經(jīng)驗(yàn)；需要伸和斷裂連續(xù)統(tǒng)建模

持續(xù)校準(zhǔn)和限制連續(xù)統(tǒng)建模最適合應(yīng)用于由大量完整巖石、軟弱巖石、類土或嚴(yán)重?cái)嗔训膸r塊構(gòu)成的斜坡。大多數(shù)連續(xù)統(tǒng)代碼有含離散斷裂的設(shè)備，如斷層和層面。但是不適用于不均介質(zhì)的分析。石坡穩(wěn)定性中的連續(xù)統(tǒng)方法包括有線差分法和有限元素法。Hoeketal.(10)談到了其顯著的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。這兩種方法在石坡分析中都有廣泛的應(yīng)用。近幾年，絕大多數(shù)已發(fā)布的連續(xù)統(tǒng)石坡分析都運(yùn)用到了二維有限差分代碼：FLAC(11).代碼為本構(gòu)模型描述巖體和合并不穩(wěn)定運(yùn)行、

耦合水機(jī)制和動(dòng)力模型提供了多種選擇。圖3示的是FLAC表面煤礦斜坡的失穩(wěn)損壞中的應(yīng)用。二維連續(xù)統(tǒng)代碼假定平面應(yīng)變條件，但對(duì)于有不同結(jié)構(gòu)巖石學(xué)和地勢(shì)的非齊次石坡并不十分有效。類似FLAC3D(11)和VISAGE(12)等三位連續(xù)統(tǒng)代碼最近的出現(xiàn)使工程師能夠用臺(tái)式電腦從事石坡的三維分析。圖4為瓷土邊坡的FLAC三維分析的例子，它包括沿著擊打面修改的不同的區(qū)域。圖3.FLAC表面煤礦斜坡的失損壞的模型

圖4.

瓷土邊坡的三維模型盡管二維和三維連續(xù)統(tǒng)代碼在描述石坡崩塌機(jī)制方面十分有效，

工程師也有責(zé)任仔細(xì)考慮并證實(shí)它們是否是石塊的代表。若石坡控制失敗機(jī)制的多重節(jié)理組構(gòu)成，那么運(yùn)用密斷統(tǒng)模型的方法就很適合。

密斷統(tǒng)模擬密度統(tǒng)方法認(rèn)為石坡由剛性組合或變形塊構(gòu)成，從而將它視為間斷巖體。分析包括滾動(dòng)和主要被聯(lián)合正常和聯(lián)合剪切剛度控制的巖石間斷的開或關(guān)。密斷統(tǒng)建模構(gòu)成最常使用的石坡分析數(shù)字方法，最受歡迎的是離散單元分析法(13)。假設(shè)存在有石坡的移的條件下，如UDEC(11)的離散單元代碼運(yùn)用力位移定律來(lái)指明變形聯(lián)合界塊和牛頓運(yùn)動(dòng)第二定律的相互作用。UDEC特別適用于包括節(jié)理媒介的問(wèn)題，并且廣泛應(yīng)用于滑坡和表面礦山邊坡的調(diào)查研究。也可以模擬地下開采、地震、

地下水壓力等因素對(duì)石塊滑動(dòng)和變形的影響。圖5為發(fā)生在加拿大亞伯達(dá)的重大巖滑F(xiàn)rankSlide的分析。Benko細(xì)描述了這次模擬調(diào)查(14)并且舉例說(shuō)明了在巖滑開始的山坡腳下的地下采礦可能產(chǎn)生的影響。

圖6舉例說(shuō)明了在發(fā)生在加拿大亞伯達(dá)Luscar煤礦的主要崩塌不穩(wěn)定模型的作用。這項(xiàng)分析能夠模擬地下采礦從底層到表面的基礎(chǔ)屈曲面的前進(jìn)發(fā)展(15)通過(guò)采用可見和不可見斜坡的數(shù)值分析的程序模型能夠?yàn)榻窈蟮牟傻V規(guī)劃提供有價(jià)值的信息。

圖5.FrankSlide的原理截面(左和UDEC模型沿著表面和節(jié)理顯示的剪切(右).圖6.表層煤礦斜坡的屈曲崩UDEC型工程師必須注意到離散單元分析法的的結(jié)構(gòu)輸入必須是典型的。Hencheretal.(16)舉例說(shuō)明了在預(yù)測(cè)破壞機(jī)理的表層間距的重要性。Stead和Eberhardt展示了不連續(xù)面狀態(tài)在表層煤礦斜坡的實(shí)效故障的重要性。

需要強(qiáng)調(diào)的通過(guò)調(diào)節(jié)模型結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)整手提電腦上的調(diào)節(jié)低隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的做法可能會(huì)導(dǎo)致不典型的結(jié)果，例如運(yùn)用不典型間斷間距的做法。假設(shè)必須隨著實(shí)地觀測(cè)和可能邊坡儀器數(shù)據(jù)的變化而變化。隨著3DEC(11)等三維間斷代碼的發(fā)展這變得更加精確。

只有斜坡的三維特征是精確可信的，結(jié)果才能被認(rèn)為是具有代表性的。這反過(guò)來(lái)也需要大量而深入的事先現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。由(18)發(fā)展的斷點(diǎn)變性析法DDA也在間斷巖體建模和巖滑及崩塌的使用上取得了巨大的成就離散單元法和顆粒流的應(yīng)用為密斷統(tǒng)代碼近期的發(fā)展，

例如：PFC2D/3D(11).T能將巖體描述成通過(guò)摩擦滑動(dòng)接觸相互作用的一系列吸附劑顆粒。粒子群能夠通過(guò)指定粘合強(qiáng)度結(jié)合在一起，從而模擬聯(lián)合界塊。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)就是石坡中的強(qiáng)壓將會(huì)以一種近似的方式削弱粒子模擬和巖石的完全斷裂之間的連接。許多作者已經(jīng)用密斷統(tǒng)和連續(xù)統(tǒng)方法來(lái)提供石坡分析的有益方法。Board

舉例說(shuō)明了650米高的露天礦邊坡內(nèi)的復(fù)雜變形的分析。Chile運(yùn)用FLAC和UDEC的合方法。同樣地，Benko和Stead(14)用FLAC進(jìn)行FrankSlide的初步調(diào)查用UDEC做深入研究。通過(guò)將每種方法做為工具在全面石坡分析中提供了一個(gè)階梯，從而使后者從極限平衡法、連續(xù)統(tǒng)和間斷統(tǒng)分析中的得到完整的結(jié)果?；旌霞夹g(shù)在石坡分析中混合方法的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛。這包括比如軟件中采用的GEO-SLOPE等極限平衡穩(wěn)定分析和有限單元地下徑流和壓力分析的混合方法。

混合數(shù)值模型在包括耦合邊界／離散單元法和耦合邊界應(yīng)對(duì)措施的地下巖土工程中，混合數(shù)值模型的運(yùn)用已有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。

近期的發(fā)展包括運(yùn)用FLAC3D及PFC3D(22)的耦合粒子流和有限差分析法在例如管道斜坡?lián)p壞的現(xiàn)象和高地下水壓力對(duì)弱巖質(zhì)邊坡的影響的調(diào)查中，這些混合方法都表現(xiàn)出了巨大的潛力。包含自適應(yīng)網(wǎng)格重構(gòu)的有限/散單元分析法都是可用的。這些方法運(yùn)用有限元網(wǎng)格來(lái)描繪石坡或聯(lián)合界塊。這和離散單元模型一起能夠模擬包括節(jié)理在內(nèi)的變形。如果石坡內(nèi)的壓力超過(guò)了有限單元法中的失效準(zhǔn)則，那么就會(huì)產(chǎn)生裂痕。格化允許裂縫通過(guò)有限單元格的增殖，從而進(jìn)行模擬。Hybridcodeswith混合編碼和適合的重嚙合程序已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在強(qiáng)烈壓裂的模擬和表層煤礦爆炸、礦產(chǎn)磨、擋土墻崩塌和地下巖層開中(24)。作者目前正在研究能夠模擬多樣斜坡崩塌過(guò)程的代碼。

發(fā)展前景在計(jì)算上可以廣泛使用最先進(jìn)的數(shù)值模擬代碼來(lái)進(jìn)行復(fù)雜山體滑坡的分析。

如果擴(kuò)大這些方法的收益，那么現(xiàn)場(chǎng)采集技術(shù)能能有效促進(jìn)設(shè)計(jì)能力的進(jìn)步是十分重要的。在過(guò)去十年間，大部分當(dāng)前數(shù)據(jù)收集方法并未發(fā)生太大的變化，并仍旨在極限平衡分析。必須收集巖體特征、儀表裝置和地下水的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)石坡?lián)p壞機(jī)制的模擬。職業(yè)工程師和研究員必須努力是自己的思想超越臺(tái)式計(jì)算機(jī)的使用，

迎接并行計(jì)算機(jī)飛速發(fā)展的技術(shù)。幾十年前，由于數(shù)據(jù)無(wú)法人工或用計(jì)算機(jī)計(jì)算，工業(yè)工程師需要在主機(jī)計(jì)算機(jī)上操作斜坡分析。現(xiàn)存的模擬是為了充分利用和發(fā)展自適應(yīng)網(wǎng)格重構(gòu)和三維耦合模型。當(dāng)個(gè)人電腦不足夠的時(shí)候我們必須運(yùn)用并行計(jì)算機(jī)。工廠已經(jīng)將這種方法應(yīng)用于底下鉀肥礦井的三維模擬和儲(chǔ)油層的假設(shè)中。在接下來(lái)的十年里，我們?cè)谀M完全故障處理從開始經(jīng)過(guò)流動(dòng)再到沉積方面具有極大的潛能。這將我們對(duì)基低風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估有更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦斫?。虛擬實(shí)體程序的出現(xiàn)使工程師更以有力的生動(dòng)有效地方式傳達(dá)仿真的結(jié)果。為了提供必不可少的驗(yàn)證，質(zhì)量/數(shù)量的輸入數(shù)據(jù)和建模所用的儀表數(shù)據(jù)隨之的改進(jìn)都是十分重要的。

TECHNIQUESSLOPESTABILITYAPPLICATIONSABSTRACTStabilityanalysesroutinelyperformedinordertoassesstheofanopenmining,roadetc.),equilibriumofaslope.techniquechosendependssiteconditionsandpotentialmodeoffailure,considerationbeingvaryingstrengths,inherentinmethodology.Thispresentsreviewofusedinrockstabilityemphasisinginmodelling,invisualisationtheofcontinuumINTRODUCTIONTheengineertodayispresentedwithvastrangeofforstabilityofmixedrock-soilslopes;thesefrominfiniteslopeplanarlimitequilibriumsophisticatedcoupledfinite-/distinctelementIt25sincemostrockslopestabilitycalculationswereperformedorhand-heldtheexceptionbeingadvancedanalysesinvolvingcriticalcomputercards.greatmajorityofearlystabilityanalysiswerewithveryToday,hastoapersonalthatundertakerelativeeasecomplexofrockGivenwideofnumericalapplicationsavailableithasbecomeessentialforengineertofullyineachthedifferentmethodologies.example,limitequilibriumstillremaincommonlyadoptedsolutionmethodinslopeevenfailurescomplexinternaldeformationandresemblanceto2-DrigidblockrequiredbylimitequilibriumInitiationortriggermayslidingwhichcana

limitequilibriumproblem,butfollowedbyorbycreep,ofThefactorsslidingmaybenoteasilyforinNotwithstandingtheabovecomments,limitequilibriumanalysesbehighlyrelevanttoblockfailurealongdiscontinuities.Itisauthorsviewthatlimitequilibr

iumtechniquesbeinwithnumericalmaximizetheadvantagesofboth.Theengineertoday,ifheistodemonstratedue-diligence,hehasusedbothallatimportantly,theTheargumentfortheuseofalltechniquesinaistheofChen(1),“Intheearlydays,failurewasalwayswrittenasanactofcanalwaysfindsomeonetoblametofor–especiallywhenthedamageinvolveslossoflifeorpropertyTheofslopealimitequilibriumanalysisalonemaybecompletelyinadequateifthefailsbyinternaldeformationbrittleofweakerlayers,etc.).withinslopedesignanalysis,useisbeingofconcepts.Aassessmenttheofslopetheoroffailure;requireanunderstandingofthefailurethatthespatialandtemporalcanbeMETHODSSLOPEasummarytechniquesareinslopewiththeirfirststepinanyrockstabilityanalysisbeevaluationofthelithologyandrockstructure.thisfollowsthenecessitytodetermineifofthediscontinuitycouldtoblockinstability.Thismaycarriedofstereographictechniquesanalysis.Forexample,programDIPS(2)forvisualisationdeterminationofthekinematicofrockslopesfrictionenvelopes,

inadditiontostatisticalofdiscontinuityItessentialthatisawarethatsuchpotentialslidingfailuresinvolvingsinglediscontinuitiesordiscontinuityTheydonotforinvolvingmultipleinternaldeformationandfracture.DiscontinuitydatajointsetintersectionsinDIPS,canbeimportedintolimitequilibriumcodesSWEDGE(2))factorofagainstsliding(FigureprobabilisticinwhichvariationsinjointsetpropertiesaddedsupportcanbeforinfluenceonthefactorofAllequilibriumshareapproachcomparisonofresistingmobilizedthedisturbingforces/moments.Methodshowever,intheassumptionsadoptedinordertoaanalysisusingstereonettechniquescanbeblocktheorycriticalstabilityofsuchkeyblockscanbelimitequilibriumsuchinSAFEXprogramKBSLOPE1.methodsanalysis(afterStereographic

CriticalparametersCriticalslopeanddiscontinuityrepresentativecharacteristics.

Relativelysimpletouseanoffailurepotential.allowidentificationofcriticalLinksarewithanalysis

reallysuitableforpreliminaryoftocriticaldiscontinuitiesthatrequiresengineeringbewithrepresentativediscontinuity/joint

Limit

characteristics;soilmassfriction);discontinuitystrengthcharacteristics;groundwaterconditions;reinforcementcharacteristics

methods.Canbewithstatisticaltechniquestoindicateoffailureandassociatedvolumes.ofsoftwarefordifferentmodes(planar,wedge,Mostlybutuseofprobabilisticanalysis.factoroftochangesslopebehaviour.Capableofmodelling2-D3-Dwith

strengthPrimarilyevaluatescriticalorientations,importantjointFactorofgivenoofmechanisms.techniquesallwithfailurenotfor.DonotconsiderinProbabilisticanalysisrequireswell-definedinputbabilisticnotallowfor

Rockfall

sloperockblockshapes;coefficientofrestitution.

reinforcementgroundwaterprofiles.Practicaltoolforstructures.utiliseprobabilistic3-Dcodes

covariance.Limitedexperienceuserelativetoempiricaldesigncharts.Considerableadvancesinlimitequilibriumhaveinrecentyears.include:Integrationof2-Dlimitequilibriumcodeswithgroundwaterflowanalyses(e.g.GEO-SLOPE/W(6)).

SLOPE’sSIGMA/W,SEEP/Woflimitequilibrium(e.g.(7);ofprobabilisticlimitequilibriumAbilitytoallowforvariedsupportIncorporationofstrengthcriteria.Greatlyvisualisation,andpre-andpost-processingThesecodesareintheanalysisofsoilslopeshighlyalteredwhereslidingonwell-definedFigureillustratestheuseof2-Dlimitequilibriumprogramintheoffailureinakaoliniseditnecessarytoincludestresswithintherocktheinfluenceofcomplexdeformationnumericalmodellingtechniquesshouldbeused(e.g.Figure2).

1.SWEDGE(RIGHT)stereonetinput(LEFT).ofusinglimitequilibriumtofindthecriticalslipplane(LEFT)finite-differenceRockfallformanalysis,usedtoassesshazardsoffallingblocks.ProgramssuchROCFALL(2)fallingblockschangesinvelocityasrockrollbounceagivenforvelocity,bounceendpointcananalysedrepeatedofsimulationsaidinaassessment.Rockfallsimulatorscanindeterminingremedialbythekineticenergyofimpactonbarriers.developmentsdealwithfailedrockblocksrapidincludeHungr’s(9)DANcode,whichproposesadynamicanalysistoolsuitedforpredictionofMETHODSSLOPE

Manyrockstabilityproblemscomplexitiesrelatingtonon-linearbehaviour,insituofseveralcoupledprocesses(e.g.etc.).incomputingpowertheofrelativelycommercialmodellingthattheofpotentialrockinformastandardofarockNvidesoftechniques.2.Numericalanalysis(after

Criticalinputparameters

Allowsformaterialbeeslopeconstitutivecriteria(e.g.Continuumelasto-plastic,finiteelement,etc.);finitedifferencegroundwater)characteristics;ofinstate.

deformationandbehaviourandmechanisms.ofmodelling.ofassessofonRecentinhardwareallowcomplexmodelstobesolvedonPC’swithtimes.CanincorporatecreepCanincorporate

wellexperiencedobservegoodmodellingNeedtoawareofmodel/softwarelimitationsboundarymeshaspectsymmetry,hardwareof

analysis.generallyinputparametersnotroutinelyInabilityofhighlyjointedbedifficultperformanalysistotimeconstraints.above,Discontinuum,)

eslopediscontinuityintactconstitutivecriteria;discontinuitygroundwatercharacteristics;instressstate.

AllowsforblockdeformationandofblockstoeachbehaviouranddiscontinuitybehaviourcoupleddynamicAbletoassessofon

experienceduserrequiredtoobservegoodmodellingtolistedabove.toawareofeffects.to

nnrepresentativediscontinuityetc.).Limitedonpropertiesjkjk).ComplexHybrid/CoupledModelling

Combinationofparameterslistedaboveformodels.

Coupledfinite-element/distinctelementmodelstointactpropagationfragmentationofjointedmedia.

Comparativelypracticalexperienceuse.Requiresongoingconstraints.ContinuumModellingContinuummodellingissuitedfortheanalysisofthatareofintactrock,rocks,soil-likeorheavilyrockincorporateafacilityforfracturessuchfaultsbeddingforanalysisofblockyapproachesusedinstabilityfinite-differencemethods.ThesalientarebyHoeketandhavewidespreaduseinrockanalysis.

Inrecentthemajorityofrockhaveusedthe2-Dfinite-differencecode,FLAC(11).Thiscodeallowsawidechoiceofconstitutivemodelscharacterizethemassincorporatestimecoupleddynamicmodelling.AnexampleofofFLACinthemodellingoffailuresasurfacecoalmineslopeisin3.assumeconditions,whichfrequentlyininhomogeneouswithstructure,lithologyrecentadventof3-DcodesFLAC3D(11)enablesengineertoundertake3-Danalysesofrockondesktopcomputer.exampleofanalysisofachinaclayincorporateddistinctzonesofalterationalongisin4.3.bucklingfailureinasurfaceslope.

4.FLAC3Dmodelofclayslope.2-Dcodesusefulinrockfailureittheofthetoverifywhethertheyrepresentativeoftheconsideration.WherearockcomprisesjointtheofthenaapproachmaybeconsideredDiscontinuumModellingDiscontinuumrockslopearockbyconsideringitanofblocks.analysisincludesslidingofrockdiscontinuitiescontrolledprincipallybyjointnormaljointshearstiffness.Discontinuummodellingconstitutescommonlytorockslopeanalysis,popularbeingdistinct-elementDistinct-elementcodessuchasUDECusespecifyingbetweenjointblocksNewton’ssecondlawofmotion,providingdisplacementsinducedwithintheslope.particularlywellproblemsinvolvingandhasbeenusedextensivelyininvestigationoflandslidesslopes.Theoffactorsasundergroundmining,pressureonslidingdeformationcanalsobesimulated.Figure5ananalysisoftheSlide,thatinAlberta,modellinginvestigationisinbyBenkoSteadtheroleofminingthefoottheonoftheFiguretheuseinthemodellingofatheLuscarAlberta,ThisabletosimulateofbasalaswithfromsurfaceByaprogramofonbothobservedstableandunstableslopes,themodellingwasabletovaluableinformationfor

5.Schematiccross-sectionofUDECshearbeddingandjoints(RIGHT).6.UDECofflexuraltopplinginacoalmineslope.ThemustagainbethatstructuralinputintoanalysisHencheral.theofbeddingspacingonpredictedfailuremechanism.SteadEberhardt(17)theofdiscontinuityonmodesobservedincoalItisthattailoringtheoftheaccommodatelowmemoryofcomputer,forexamplebyusingunrepresentativediscontinuityspacing,leadtounrepresentativeresults.Simulationsmustbeverifiedwithfieldobservationsandinstrumentedeventruerwithofdiscontinuumsuchas

aconfidentportrayalof3-Dcharacteristicsslopebeencantheintheundertakingofanextensiveandin-depthsiteinvestigationThedeformationanalysis,developedbyalsousedwithsuccessinofrockintermsofrockslides(19)androckfalls(20).Anrecentinistheapplicationofparticlecodes,e.g.Thiscodeallowstherocktobeasaseriesofsphericalparticlesthatinteractthroughfrictionalslidingcontacts.ofbetogetherthroughbondinordertosimulatejointboundedadvantageofsuchanisthathighintherockslopewillbreakbondsbetweentheinantheofTheuseofdiscontinuuminwithhasbeenbyseveralauthorsprovideaninstructivetoslopeanalysis.Boardetal.theofdeformationwithinthe650mhighChuquicamatapitslope,Chile,approachwhichbothUDECSimilarly,usedanapproachFLACforinvestigationofforanalysis.latterstudyresultsfromlimitequilibrium,usingeachtechniqueatoastepinoverallrockslopeanalysis.HybridTechniquesHybridapproachesadoptedinslopeanalysis.includelimitequilibriumstabilityanalysisfinite-elementgroundwaterflowasadoptedintheGEO-SLOPEs