台阶平面破坏的概率分析(Plane Failure)

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1 引言

露天矿的边坡不稳定是岩土工程设计中的一个重大挑战。这种破坏可以由主要结构(如断层或岩性接触)控制，其长度足以影响边坡整体稳定性，也可以由很多小的结构控制，如节理、叶状物和层面。虽然有许多工具可以分析潜在的大规模边坡破坏，但使用这种方法设计露天矿的边坡可能会导致由台阶破坏引起的意外的不稳定性。小规模的破坏直接影响到整体边坡的角度，因此必须加以考虑。其中最常见的一种破坏型式是平面破坏(Plane Failure)或平面滑动(Planar Sliding)，即一整块岩石沿着与边坡方向平行的方向产生滑动导致边坡破坏。当滑动面的走向在边坡面走向±20°的范围内可以认为是平面滑动破坏。破坏面形成的先决条件是边坡角(60°)大于滑动面角(55°)大于岩石的内摩擦角(35°)。本文对一个露天矿的台阶进行了平面破坏的概率分析，包括计算破坏概率、平均安全系数和可靠性指数。

2 基本假设

尽管平面分析以三维格式显示模型，但分析过程是严格的二维分析，三维显示只是为了改善问题几何的可视化。所有的输入数据都假定问题在垂直于楔形面的方向上是均匀的，分析是在通过单位宽度的横截面的"切片"上进行的，相当于平面应变分析的假设。因此，所有的分析结果(如楔形重量、楔形体积、法向力、抵抗力、下滑力等)和输入数据都是以单位长度的力、单位长度的体积等来表示。

来源：计算岩土力学