岩桥(Rock Bridge/Step-Path Failure)文献聚合

1 引言

"岩桥对边坡稳定性的影响”是毕设训练的其中一部分，为了对这个题目的工作范围和难易程度进行整体的把控，需要进行系统的State-of-the-Art回顾和文献聚合。这个笔记简要描述了文献聚合的过程。

2 从GeotechSet中提取数据

岩桥(Rock Bridge)的研究差不多已经进行了50年，至今仍然是学术界的研究热点。由于这是一个非常宽广的研究题目，GeotechSet数据集中已经包含了大量的相关数据，所以这次的文献聚合仅从Web of Science数据库和Mendeley数据库提取了少量最新的论文，然后对子数据集进行了整合。目前关于岩桥的研究分布在下面的子数据集中。

3 老的问题，新的解答

岩桥的研究已经经历了半个世纪的发展，随着对岩体认识的不断深入，不断涌现出新的研究方法，正所谓老的问题，新的解答(Old Problem, New Solution)。

岩桥的研究最早始于这篇论文 [Jennings, J.E. 1970. A mathematical theory for the calculation of the stability of slopes in open cast mines. In Van Rensburg (Ed.), Planning Open Pit Mines, Proceedings, Johannesburg. A.A. Balkema, Cape Town, pp. 87-102.] Jennings(1970)首次详细讨论了岩石边坡的阶梯路径分析，他使用了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。

阶梯路径极限平衡分析的下一个重大进展是由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。目前这种成熟的概率分析技术已经完全合并到SLIDE软件中。

离散元方法(安装版本UDEC 7.00.63 /3DEC 7.00.126)的出现使得这一问题出现的新的解决方案。大量的研究使用UDEC模拟岩桥和阶梯路径对边坡稳定性的影响。Wang, C., Tannant, D. D. and Lilly, P. A. (2003): Numerical analysis of the stability heavily jointed rock slopes using PFC2D, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 40(3), 415–424. 这篇论文开启了PFC分析边坡稳定性和岩桥形成的先河。在此之后，出现了大量类似的研究。

离散断裂网络DFN技术和合成岩体SRM的发展为岩桥提供了新的研究思路，例如Golder的FracMan和Itasca的系列软件。

6 参考文献

[1] R.D. Call & D.E. Nicholas. (1978) Prediction of step path failure geometry for slope stability analysis. 19th US Symposium on Rock Mechanics, Lake Tahoe, Nevada, May 1-3.

[2] Bahaaddini, M., et al. (2013). "Numerical investigation of the effect of joint geometrical parameters on the mechanical properties of a non-persistent jointed rock mass under uniaxial compression." Computers and Geotechnics 49: 206-225.

[3] Camones, L. A. M., et al. (2013). "Application of the discrete element method for modeling of rock crack propagation and coalescence in the step-path failure mechanism." Engineering Geology 153: 80-94.

[4] Scholtes, L. and F. V. Donze (2015). "A DEM analysis of step-path failure in jointed rock slopes." Comptes Rendus Mecanique 343(2): 155-165.

[5] Yan, M., et al. (2007) Step-path Characterization In Rock Slopes: An Integrated Digital Imaging- Numerical Modeling Approach. 11th Congress of the International Society for Rock Mechanics: 4.

[6] Bahaaddini, M., et al. (2016). "Numerical Study of the Mechanical Behavior of Nonpersistent Jointed Rock Masses." International Journal of Geomechanics 16(1).

[7] Elmoa, D., et al. (2018). "Challenges in the characterisation of intact rock bridges in rock slopes." Engineering Geology 245: 81-96.

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