1 引言

在<巖石邊坡工程課程---邊坡破壞模式(C1,C2)>的基礎上, 這個筆記簡要總結了C3的核心部分---邊坡破壞的原因, 即邊坡穩定性的影響因素. 本質上來說,這是一個非常寬廣和需要深入討論的話題, 但在有限的時間內不能覆蓋所有內容, 僅從與后面課程內容銜接的角度講授了最重要的部分.

2 邊坡破壞的原因

影響邊坡穩定性的因素有內在因素與外在因素兩個方面。內在因素包括組成邊坡巖體的性質、地質構造、巖體結構、地應力(構造應力)等，這些因素常常起著控制和主導作用; 外在因素包括地表水和地下水的作用、地震、風化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷載等。此外, 邊坡外形既是內因也是外因. 除了這些總的論述外, 本次課程把重點集中在節理巖體性質和地應力這兩個方面.

3 節理巖體的性質

對于原巖應力較小的淺層節理巖體，原巖本身破壞的可能性較小，主要的破壞模式是沿著不連續面發生滑動，因此巖體結構控制著邊坡穩定性. 首先回顧了工程地質學的基礎概念: 走向,傾向,傾角, 接著著重講解了節理間距, 節理長度, 粗糙度以及節理內的充填物等影響邊坡穩定的關鍵因素. 一些擴展討論參看下面的鏈接.

地面激光掃描儀TLS在巖土工程中的應用(2)---節理粗糙度JRC

極限平衡分析中Barton-Bandis 模型的輸入參數

巖體不連續的剪切強度 | Barton-Bandis Model

巖體特征---不連續組數(Discontinuity Set)

巖體強度計算: RMi---Rock Mass index

離散斷裂網絡DFN模型---Veneziano Model

巖橋破壞的等效剪切強度(Equivalent shear strength parameters）

4 地應力

隨著邊坡開挖深度的不斷增加或者在原巖應力比較大的地區, 原巖應力對邊坡的穩定性起著非常大的作用. 在大規模巖石邊坡工程中必須考慮原巖應力，同時它也是數值模擬(例如UDEC，FLAC等)必須輸入的參數。課程中僅講授了最基礎的垂直原巖應力的計算方法,更深入的討論參看<原巖應力(in-situ stresses)的估算>.  

5 擴展閱讀

如前所述, 邊坡穩定的影響因素是一個非常寬廣的論題. 下面這些教材提供了更詳細的討論. 

[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 邊坡角的選擇

本節課的最后,討論了露天礦邊坡角的選擇. 在露天采礦工程中，邊坡角的選擇不僅影響著邊坡穩定性，而且直接影響著礦業公司的經濟效益。小的邊坡角度雖然維持了邊坡穩定，但由此引起的剝采量會產生巨大的費用，因此采礦工程師必須在安全與經濟之間取得平衡。

露天采礦臺階設計(Bench Design)方法

露天采礦臺階穩定性分析方法(Bench Scale Stability Analysis)

露天開采的邊坡角(Slope Angle)

7 邊坡破壞原因數據集

基于C3的課程內容, 產生出一個新的數據集---邊坡破壞原因(Causes of slope failure)用于機器學習.