岩桥和阶梯式破坏

1 引言

岩体是由原岩和不连续面或体组成，阶梯路径边坡破坏是由断裂面上的滑动和这些断裂之间岩桥的拉伸破坏共同形成的。在岩石工程中，Rock bridge, Step-Path, En-echelon(来自于法语)，Persistence这些词基本上可以交叉使用。半个世纪以来，研究者们对此问题进行了大量研究。这个笔记按年代顺序回顾了阶梯式破坏的研究历史，没有强调技术细节，详情可参考原始文献。   

岩桥(Rock Bridge/Step-Path Failure)文献聚合

公 众 号文章的自我聚合: 岩桥(Rock Bridge/Step-Path) 

2 1970至1990极限平衡

Jennings(1970)【A mathematical theory for the calculation of the stability of slopes in open cast mines】首次详细讨论了岩石边坡的阶梯路径分析，他使用极限平衡方法讨论了岩体沿着节理面的剪切破坏，完整岩石的剪切和岩桥的拉伸破坏，引入了连续性系数和不连续性系数的概念，同时考虑了多种阶梯路径模型。考虑了岩桥对岩体和不连续体剪切强度的影响。

Call and Nicholas(1978)对Jennings的方法进行了改进。在这个时间段内，Glynn(1978), McMahon(1979), O'Reilly(1980), Shair(1981), Einstein et al. (1983)【The effect of discontinuity persistence on rock slope stability】, Read and Lye(1984)等做了大量类似的工作，都是基于极限平衡分析。特别值得一提的是这个期间的研究工作开始从确定性解答向概率性解答过渡。McMahon(1979) 和 Read and Lye(1984)开发并应用蒙特卡洛随机抽样技术模拟露天采矿边坡阶梯路径。此外，Tharp and Coffin(1985), Singh and Sun(1989)在岩桥中引入了断裂力学的概念。

2 1990至2010数值模拟

这个阶段最显著的特征是使用数值模拟技术分析岩桥问题，包括增强的极限平衡方法， 有限元，边界元和离散元技术。Ristau(1994年)【Field verification of a step-path simulation model for rock slope stability analysis】使用了Call and Nicholas(1978)开发的技术来评估爱达荷州三个地点的阶梯状破坏(step-path failure)的形成。这种技术是基于使用现场数据来描述阶梯状形成的节理组的特征。Baczynski (2000, 2008, 2009)改进了McMahon (1979)的工作，开发了岩桥分析软件Stepsim4；其它的工作包括Scavia (1990, 1995), Scavia and Castelli(1996), Muller and Martel (2000), Vasarhelyi and Bobet (2000), Kemeny (2003), Miller et al. (2004), Stead et al. (2004)，Eberhardt et al. (2004)，Elmo et al. (2007), Yan, M., et al. (2007), Ghazvinian et al. (2007)。

3 2010至今DFN

这个阶段最显著的第一个特征是遥感和图像技术的引入，第二个最显著的特征是离散断裂网络DFN的引入，参看Tuckey, Z. et al. (2012), Elmo et al. (2011,2018),【Numerical simulations of potential rock bridge failure within a naturally fractured rock mass】 Hencher et al. (2012), Havaej et al. (2012, 2013), Mejía Camones et al. (2013), Bahaaddini, M., et al. (2013, 2016), Camones, L. A. M., et al. (2013), Scholtes, L. and F. V. Donze (2015), Shang et al. (2017), Scholtès and Donzé (2015)，Spreafico, M. C., et al. (2017), Dershowitz, W. (2017)【Step Path Rock Bridge Percentage for Analysis of Slope Stability】, Rogers, S. (2018), Valerio M. et al. (2020)