1 引言

岩石边坡的不稳定性往往会导致发生岩崩(rockfall)，从而对基础设施造成巨大的破坏和生命损失。岩崩是指体积较小的分离块或系列块的自然向下运动，整个过程包括自由落体(Free fall)、弹跳(Bouncing)、滚动(Rolling)和滑动(Sliding)。岩崩的形成受许多因素影响，例如岩体的不连续性和风化程度，地下水和地表水，冻融，外部爆破载荷和地震载荷等。

2022年5月8日中午12点左右，贵州省毕节市织金县城关镇白岩村发生一起山体垮塌事故，导致3人被埋遇难。从网上流传的视频来看，这起滑坡不是泥石流型的滑坡，按照【岩土边坡的破坏类型(C3)(Failure types of slope)】，应该属于岩石崩落型滑坡。

岩崩滑坡最核心的研究内容是通过建立随机模型预测岩石滚落的运动轨迹，评估岩块崩落的风险。本文讨论了岩石崩落分析的一般过程和注意事项，同时产生了新的数据集《rockfall hazard analysis》。

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2 分析方法

岩石崩落分析(Analysis Method)有两种方法：一种是Rigid Body方法，另一种是Lump Mass方法。Rigid Body分析方法可以定义岩块的形状，而Lump Mass方法假定岩块是非常小的点状质量，但没有形状。本项目选择Lump Mass方法。

3 计算终止条件

引擎终止条件(Engine Stopping Conditions)决定块体什么时候停止计算，对于Lump Mass方法共有3个控制条件：

(1) 每个块体的最大分析时间(Maximum time per rock)，默认值是5s.

(2) 每个块体的最大时步(Maximum steps per rock), 默认值是20000 steps.

(3) 停止的速度(Stopped velocity cutoff(m/s)), 默认值是0.1m/s，停止的速度是指岩块不再移动的速度。对于刚体(Rigid Body)分析，就是中心点的速度。

一旦其中一个条件满足，块体就停止运动。

4 边坡形状

分析的第一步是建立边坡形状，可以直接用鼠标画出，也可以输入边坡每个顶点的坐标(Slope > Edit Coordinates)，也可以导入(Import)一个已经建立的CSV文件或TXT文件。此外，可以通过Set Global Statistics对每个顶点设置标准偏差，如果不打算考虑破面的任何概率变化，那么所有顶点的标准偏差设置为0。

5 种子

种子(Seeder > Add Point Seeder)用来设置岩块的初始条件包括位置，数量和速度，为所有岩块指定一个相同的初始崩落位置，可以在屏幕上直接用鼠标定位也可以通过命令行输入起始点的坐标；块体数量(Number of Rocks)表示同时运行的块体；块体的初始速度有三种型式：水平速度、垂直速度和旋转速度。在一般的分析中，只需输入水平速度即可。速度可以设置为自由变量。

6 岩石类型

岩石类型(Seeder > Rock Type Library)定义了块体的物理属性，对于Lump Mass方法，尽管块体没有几何形状，但需要输入块体的重量和密度。

7 坡面材料

坡面材料属性(Slope > Slope Material Library)是整个分析最关键的参数。每一段坡面由4个参数来定义：法向恢复系数Rn(Normal Restitution)、切向恢复系数Rt(Tangential Restitution)、内摩擦角和粗糙度。这四个参数都可以设置为自由变量。不同的坡段可以指定不同的材料(Slope > Assign Slope Materials)。GeoRock给出的经验值：

8 结果讨论

下图显式了50个岩块在三种不同坡面材料上的崩落轨迹，其中部分块体落在上部的台阶上即停止了运动。此外，对于刚体(Rigid Body)分析，岩块形状极大地影响着运动轨迹[T1-Lump Mass Method]。

9 结束语

与其它类型的边坡稳定性分析不同，由于岩块运动过程的假设以及输入参数的差异，使用不同方法得出的岩块运动轨迹有时会出现很大差异，这给设计带来了不确定性。因此在设计过程中需要运用工程判断力来辨别计算结果的合理性。