边坡破坏和滑移的PFC模拟(Failure and Runout)
1 引言
在【岩崩软件回顾(Rockfall)---对NAVFAC DM 7.1的补充】中总结了研究岩崩使用的软件，除此之外，也可以直接使用离散元进行模拟，UDEC、3DEC和PFC是岩崩分析可能的分析工具，尤其是使用PFC。
2021年5月，世界上最深的露天矿之一---力拓的宾汉峡谷矿(Bingham Canyon Mine, BCM)发生了名为"Leo"的2100万吨的边坡塌方，由于BCM的综合监测系统对最初的边坡运动进行了早期监测，因而准确地预测了塌方的时间，设备和人员安全都没有受到影响。在边坡坍塌过程中，BCM收集了全面的数据，包括来自多个固定的、无人机的和热成像仪的高分辨率视频，这些丰富的数据为坍塌的发展提供了独特的记录。目前，BCM正在对Leo边坡破坏的后果采取行动，已经完成了坡脚处滑移材料的整理工作。为了更好地了解材料类型和矿石品位在滑移区内的空间分布，从而改善采矿和选矿规划，使用三维颗粒流软件PFC3D模拟了边坡破坏的滑移，以更好地了解滑移体内的矿石品位。PFC模型不打算对造成破坏的机制进行反分析，相反，它使用离散元模拟框架来重现破坏的滑移过程，从而改善对破坏材料特性的理解，包括岩性、矿石品位以及岩块的运动轨迹和着陆位置。PFC3D的粗略模型使用了27.5万个颗粒，直径分布在2~4米之间, 而精细模型模型使用了220万个颗粒，直径分布在1~2m之间，然后对PFC滑移模型进行反复校准和验证，以匹配记录的大量监测数据，用来重现现场观察到的复杂的、两阶段的破坏过程，包括边坡破坏动态、运动轨迹、破坏区的相对位置、台阶位置和最终的滑移位置，对模型结果与采矿作业中获得的破坏材料的数据进行了验证，然后从模型的最终状态输出一个地质块体模型，并与以前的预测和从实际钻探和取样操作中创建的现场块体模型进行了比较。
模拟结果显式，粗略模型和精细模型都得到了满意的校准，两个模型之间没有明显的差异，因此，计算效率高的粗略模型可以用于生产。PFC和矿石控制块体模型在吨位上几乎没有差异，这反映了PFC模型中的岩石类型分布与矿石控制块模型中的实际岩石类型非常相似。与以前的预测相比，PFC模型中铜品位与矿石控制块体模型的差异有所减少，这意味着PFC模型的输出更接近于被开采材料的实际品位。这表明与现有的方法相比，PFC模型能够更好地预测滑移体的品位，这对设计和规划现场操作有很大意义。本项目结合岩土工程和矿床地质方法，解决了开采滑坡坡脚处的一些挑战性问题。这项由力拓宾汉峡谷矿、亚利桑那大学、Itasca法国联合进行的研究成果《Particle Flow Code modelling of slope failure and runout at Bingham Canyon Mine》发表在本月即将举行的【Slope Stability 2022】会议上。
