露天矿概率台阶设计与损失距离(back-break distance)

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1 引言

台阶在露天矿中起着关键作用，因为它可以防止分离的岩块从边坡上水平滚落到下水平的作业区。为了使台阶发挥作用，其可用宽度必须足以接住上面台阶的落石。台阶的总宽度减去开挖时损失的台阶宽度称为可用宽度或有效宽度。损失的那部分称为损失距离(back-break distance)，通常是由沿坡肩的平面破坏或楔形破坏造成的。

在概率台阶式稳定性分析(Probabilistic Bench Scale Stability Analysis)中，结构参数的输入有三种型式：第一种型式是直接输入一组或两组结构面，其几何参数和强度参数按照随机变量进行概率分布【台阶平面破坏的概率分析(Plane Failure)】；第二种型式是根据DFN生成随机断裂网络，然后进行随机极限平衡分析【露天矿台阶设计方法(Bench Design)】；第三种型式是根据点云数据进行概率分析【使用现代三维成像技术进行岩体不连续分析(Split-FX数据集)】。

对于台阶设计来说，工程师必须确定预计会发生的破坏楔的数量、不同损失距离的可能性(发生概率)和特定损失距离的楔滑动的可能性(滑动概率)。当发生概率和滑动概率相乘时，也就得到了对给定损失距离的破坏概率的估计，这可用于评估边坡的风险。由于楔的大小是由边坡的几何形状控制的，这些概率预计会随着台阶边坡角度的变化而变化。因此，台阶设计的目标是确定出最佳方向，即在保留足够台阶宽度情况下可以实现的最陡峭的坡间角。

本文的前半部分描述了台阶设计的具体步骤，后半部分讨论了损失距离(back-break)及其概率对有效台阶边坡角的影响。

来源：计算岩土力学