毕设训练(3): 岩石边坡稳定性概率分析
1 引言
岩石边坡的稳定性对于露天采矿工程和土木工程(山区公路)的正常运作至关重要. 一般来说, 边坡设计和研究主要使用确定性分析方法, 但是由于岩体的物理力学性质是随机的和不确定的, 因而近年来边坡稳定性的概率分析逐渐引入到工程设计中. 作为一个采矿工程师或岩土工程师, 应该意识到概率分析是边坡风险控制的方法之一. 这个毕设训练的目的就是为了让学生初步掌握岩石边坡概率分析的基本步骤, 明白边坡稳定的不确定性对社会和经济的影响, 培养和提高学生分析问题和解决实际工程问题的能力。下面简要描述为了达到这一目的建议的工作流程。
2 确定岩体力学参数的值域
为了进行边坡稳定性概率分析, 首先需要确定出岩体的力学参数的值域, 其中通过工程岩体分类确定岩体参数值的半经验分析方法在工程设计中得到了广泛应用。通过过去60年的研究, 已经发展出多种工程岩体分类方法, 其中最主要的分类方法有RQD，RMR, MRMR, Q-System, GSI和Q-Slope, 这些分类方法的其中一个目的就是建立分类指标与岩体力学参数之间的关系, 这些参数主要包括岩体的粘结力,内摩擦角和变形模量。
因此, 首先需要对所有这些工程岩体分类进行全面细致的回顾, 总结出各种可能的参数确定方法. 下面的这些笔记部分地讨论了使用工程岩体分类推导岩体的力学参数, 有助于进一步的探索和研究.
《边坡工程》课程总结
通过岩石分类系统对边坡稳定性进行比较评估
边坡工程岩体分类系统Q-slope
工程岩体分类的简要回顾
Deere's RQD---现代岩体工程分类方法的基石 (Part I)
Deere's RQD---现代岩体工程分类方法的基石 (Part II)
Q-System岩石块体尺寸的估算(RQD/Jn)
工程岩体分类的简要回顾
边坡工程岩体分类系统Q-slope
工程岩体分类RMS(Rock Mass Strength)
岩体变形模量的估算---Python实现
岩体和混凝土强度与变形模量的直接关系
岩体强度计算: RMi---Rock Mass index
对于一个特定的岩石边坡, 当我们使用不同的分类方法确定出岩体的力学参数值后,将会发现使用不同的关系式得出的值不同, 因而对每一个参数来说, 就会形成一个值域, 这是我们进行概率分析的基础.
3 边坡稳定性概率分析
一旦得到岩体物理力学参数的值域, 便可以此为基础进行概率分析. 关于概率分析的一些基本概念曾在下面的笔记中讨论过, 供参考使用.
贝叶斯定理确定边坡破坏的概率
岩石边坡平面滑动的概率分析
节理剪切强度的随机分布
岩石边坡楔形体稳定性概率分析---Part 2
岩石边坡楔形体稳定性概率分析---Part 1
结构可靠性计算的EXCEL过程
太沙基讲座 (TL59): 岩土风险和可靠性分析
下面简要描述边坡稳定性概率分析结果的评价和解释方法.
(1) 平均安全系数(Mean Safety Factor)
平均安全系数是指从概率分析中获得的平均(average)安全系数。它是计算出的全局最小滑移面所有安全系数的平均值。一般来说，概率性的平均安全系数应接近确定性的安全系数值FS。如果设置足够多的样本，这两个值应该差不多相等。
(2) 破坏概率(Probability of Failure)
破坏概率简单地等于安全系数小于1的分析次数除以总样本数。
例如, 破坏概率PF=9.7%, 这意味着在1000个样本中有97个样本的安全系数小于1。
(3) 可靠性指数(Reliability Index)
在进行概率分析后，可靠性指数是另一种常用的边坡稳定性的测量方法。总的来说, 可靠性指数是平均安全系数与安全系数标准差的比值。可靠性指数的计算可以假设安全系数结果为正态分布或对数正态分布.
对于正态分布, 使用下面的关系式进行计算:
Note: 建议可靠性指数至少为3作为安全边坡设计的最低保证。
对于对数正态分布, 使用下面的关系式进行计算:
4 相关文献
Note: '相关文献' 是按照Google的排序算法产生出来的.
[1] Probabilistic assessment of rock slopes stability using the response surface approach – A case study
[2] Probabilistic Analysis Applied to Rock Slope Stability: A Case Study From Northeast Turkey
[3] Assessment of rock slope stability by probabilistic-based Slope Stability Probability Classification method along highway cut slopes in Adilcevaz-Bitlis (Turkey)
[4] Probabilistic rock slope stability analysis for Himalayan conditions
[5] Deterministic and probabilistic analysis of rock slope stability under earthquake loading conditions
[6] Risk analysis of rock slope stability and stochastic properties of discontinuity parameters in western North Carolina
[7] Probabilistic Approach In Rock Slope Stability Analysis For Himalayan Conditions
[8] Some Remarks on the Use of Deterministic and Probabilistic Approaches in the Evaluation of Rock Slope Stability
[9] Application of Probabilistic Approach in Rock Slope Stability Analysis— An Experience from Nepal
[10] Probabilistic analysis of slope in Amiyan landslide area, Uttarakhand
[11] Probabilistic Analysis of Slope Stability in Completely Decomposed Granite Residual Soils
[12] Probabilistic slope stability analysis for practice
[13] An analytical solution in probabilistic rock slope stability assessment based on random fields
[14] RS2: Probabilistic Slope Stability Analysis - Rocscience
[15] Deterministic and probabilistic stability analysis of a mining rock slope in the vicinity of a major public road – case study of the LAB Chrysotile mine in Canada
Reliability-based Assessment of Stability of Slopes
[16] Probabilistic methods of slope stability analysis. The Case of Wozeka-Gidole Cut Slope
[17] Comparison of deterministic, probabilistic, and rock mass classification methods of slope stability analysis at Bald Mountain Mine, Nevada
[18] Probabilistic Slope Stability Analysis by Finite Elements
[19] Application of Probabilistic Methods in Slope Stability Calculations
[20] Probabilistic slope stability analysis as a tool to optimise a geotechnical site investigation program
[21]Assessment of rock slope stability with the effects of weathering and excavation by comparing deterministic methods and slope stability probability classification (SSPC)
毕设训练(1)：岩石崩落分析与防护
毕设训练(2)：尾矿库的设计与尾矿坝稳定性分析
