1 引言

在一般的巖石邊坡分析和設計中，我們通常假定巖石不抗拉，即巖石的抗拉強度為0. 不過對于由非完全貫通節理組成的巖體(巖橋破壞，step-path failure), 這樣的假定可能給出過于保守的設計，特別是在可靠性分析和傾倒破壞【巖石邊坡傾倒破壞之塊體傾倒(Block Toppling)數據集】中。這個筆記簡要回顧了文獻[1]的研究結果---抗拉強度對巖石邊坡穩定性的影響。  

巖石力學---從物理試驗到數值試驗

巖體和混凝土強度與變形模量的直接關系

屈曲傾倒破壞(flexural toppling failure)

IMASS---FLAC3D和3DEC新的本構模型(1)

連續屈服節理模型(continuously yielding joint)

 

2 抗拉強度對巖石邊坡穩定性的影響

這項研究的重點是探討巖石邊坡過程和機制，模擬巖體內部的損傷過程，捕捉邊坡坡不穩定的抗拉強度退化效應。主要回答了以下問題：

(1) 抗拉強度對邊坡不穩定有何影響？

(2) 是否有這樣一類問題，當邊坡運動有額外的自由度才能發生破壞？

(3) 抗拉強度或摩擦力是否控制巖石邊坡的不穩定？

(4) 支護對邊坡行為過程有何影響？

巖石邊坡的穩定性通常被認為是破裂表面(rupture surface)剪切強度的函數。在天然形成的邊坡上，破裂表面通常是不連續的，斷裂和節理斷續地分離了大的巖塊。破裂表面的強度由抗拉強度、粘結力和摩擦力三個分量組成。雖然大量的研究集中在剪切強度、粘結力和內摩擦角對邊坡穩定性的影響，但對抗拉強度在邊坡穩定性中的作用的研究卻很少。這項研究分析了抗拉強度和抗拉壓裂對巖石邊坡傾倒的影響。首先使用不連續斷裂的直接剪切測試結果進行評估，然后該過程應用于傾倒破壞的離心機模型進行測試，最后與數值模型UDEC進行了對比。研究結果表明，巖石的抗拉強度是破裂表面擴展的關鍵參數。對于傾倒邊坡，完整巖石的摩擦力和粘結力作用較小，而抗拉拉強度在控制邊坡穩定性方面起著重要作用，傾倒邊坡的長期穩定性很可能受到抗拉強度降低的控制。

目前，我們的研究主要集中在抗拉強度對拉伸斷裂韌性的影響(PFC2D/PFC3D)和抗拉強度對巖橋破壞(UDEC/3DEC)的影響。

3 相關文獻

[1] Alzo'ubi, A. M. (2009). "The effect of tensile strength on the stability of rock slopes." Ph.D. Thesis, Department of Civil and Environmental Engineering, Uniersity of Alberta, 227p. (pdf)

[2] Elmo D. et al. (2021) A New Approach to Characterise the Impact of Rock Bridges in Stability Analysis. Rock Mechanics and Rock Engineering. (pdf)

[3] Havaej M. (2015) Characterisation of High Rock Slopes using an Integrated Numerical Modelling - Remote Sensing Approach. Ph.D. Thesis. Simon Fraser University. 237p. (pdf)

[4] Stead D. and Eberhardt E. () Understanding The Mechanics Of Large Landslides. doi: 10.4408/IJEGE.2013-06.B-07. (pdf)

[5] Sturzenegger M. (2010) Multi-Scale Characterization Of Rock Mass Discontinuities And Rock Slope Geometry Using Terrestrial Remote Sensing Techniques. Ph.D. Thesis. Simon Fraser University. 371p. (pdf)

[6] Tuckey Z. (2016) Discontinuity survey and brittle fracture characterisation in open pit slopes using photogrammetry APSSIM 2016 – PM Dight (ed.) 14p. (pdf)

[7] Alzo'ubi, A. K., et al. (2010). "Influence of tensile strength on toppling failure in centrifuge tests." International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 47(6): 974-982.