边坡工程导论(C1)---Practical Slope Engineering

1. 引言

本文在导论提纲《岩石边坡工程简介---A Basic of Slope Engineering》的基础之上修改而成 。新的导论包括：

(1) 从不同属性和功能对边坡分类, 包括岩石边坡和土边坡(挡土墙和基坑)；

(2) 先进的边坡稳定性方法概述，包括经验类比，解析方法和数值模拟

(3) 工程判断力和职业道德

(4) 新增最近发生的边坡案例

(5) 推荐的边坡工程教材

导论相关链接：

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2. 按功能划分边坡

总的来说，与地学相关的工科专业基本上都涉及到边坡工程， 主要分布在采矿工程，土木工程和水利工程这三个学科。

2.1 露天采矿工程边坡

随着浅部资源的逐渐枯竭, 露天采矿工程逐步转向深部开采, 目前世界上最大露天矿的边坡高度已经超过1000m，中国境内最深的露天采矿边坡高度已经接近460m. 下图所示的是一些采矿工程的边坡。

肯尼科特铜矿(Kennecott Copper Mine)，又称宾汉峡谷矿(Bingham Canyon Mine)，位于美国犹他州盐湖城西南30公里处的奥奎尔山脉(Oquirrh Mt)，距离南加州市区约36.2公里。该矿于1906年开始运营，开口直径约为4km，开采深度1210m，该矿是一个斑岩铜-金-钼矿床，矿石主要由铜组成，同时还含有少量的银、金、铅、钼、铂和钯。目前由英澳联合的跨国企业---力拓集团拥有。该矿在4月2013年4月10日9时30分经历了一次超大规模的滑坡，由于地面雷达系统的监控警告，在滑坡发生前一天就已经停止采矿作业，因此没有造成人员伤亡。随后2013年9月又经历了一次较小的滑坡。

智利Chuquicamata铜矿

内蒙古自治区大苏计钼矿

内蒙古自治区白云鄂博铁矿

2.2 水利工程边坡

最典型的水利工程边坡莫过于三峡水利工程永久船闸5级边坡，这个神奇的工程始建于1995年春季，其中边坡的稳定性和变形当年曾经引起过巨大的争议。

2.3 土木工程边坡

土木工程的岩石边坡主要出现在山区的公路上，每到南方的雨季时节，边坡的破坏与治理成为一个非常棘手的问题。

3 边坡工程分析工具

一些工业标准的边坡稳定性分析软件能够应用在工程设计和科学研究中，这些软件主要包括：

极限平衡法(LEM)：SLIDE2, SLIDE3, RS2, RS3, SLOPE/W

有限元法（FEM)：SIGMA/W, PLAXIS, GTS, Abaqus

有限差分法(FDM)：FLAC, FLAC3D

离散元法(DEM)：UDEC，3DEC，PFC2D， PFC3D

特定类型(Special)：DIPS, RocFall, RocTopple, RocPlane, SWedge

4 工程判断力

边坡工程是一个有限数据(Data-Limited)问题，边坡工程分析设计的经验和艺术多于科学。因此作为一个边坡工程师，具有良好的工程判断力(Engineering Judgement) 是非常重要的。参考《Terzaghi和Peck的科学哲学思想(中科院哲学研究所揭牌)》

5 参考资料

下面是推荐的《边坡工程》的扩展阅读资料。[1]和[2] 是专门针对岩石边坡的专著；[3], [4]和[5] 更多地偏向于土质边坡的分析；[6] 是一篇关于强度折减方法的论文，它是Itasca软件计算安全系数方法最原始的理论指导。

[1] Hoek, E., and J. W. Bray. Rock Slope Engineering, 3nd Ed. London: Inst. of Mining & Metallurgy (1981).

[2] Wyllie, D.C. & Mah, C.W. 2004. Rock Slope Engineering in Civil and Mining Engineering. Taylor and Francis Group, London. 4th Edition. 456 pages.

[3] Chowdhury R., et al. (2010) Geotechnical Slope Analysis. Taylor & Francis Group, London, UK. 751 pages.

[4] J. Michael Duncan, Stephen G. Wright (2014) Soil Strength and Slope Stability, 2nd Edition, Thomas L. Brandon, 336 Pages.

[5] L.W. Abramson, T.S. Lee, S. Sharma and G.M. Boyce (2001) Slope Stability and Stabilization Methods, 2nd Edition, Wiley, N.Y., 736 Pages.

[6] Dawson, E. M., W. H. Roth and A. Drescher. "Slope Stability Analysis by Strength Reduction," Geotechnique, 49(6), 835-840 (1999).