岩石边坡工程简介---A Basic of Slope Engineering
1. 引言
岩石工程按照所处的空间位置可以划分为边坡工程，地基工程和地下工程。边坡工程处理的是地表以上的岩体，主要分析在自然状态或开挖状态下岩石边坡的稳定性；地基工程处理的是地表或近地表的岩体，主要考虑在垂直载荷或水平载荷下岩体的承载力，一个典型的例子是嵌岩桩的设计 ；地下工程处理的是地下开挖岩体的稳定性，例如地下采矿的采空区，山区开挖的隧道以及地下核废料处理的储藏空间。适逢要开相关课程，因此这个随笔简介了岩石边坡工程的一些相关知识。
2. 边坡工程涉及的学科
总的来说，与地学相关的学科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。
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的5级边坡，这个神奇的工程始建于1995年春季，其中边坡的稳定性分析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. 边坡工程的相关课程
对于岩石边坡工程问题，首先需要深刻理解所研究的边坡对象，采矿工程边坡必须与采矿方法关联，水利工程边坡必须与它的作用关联，只有深刻理解了边坡的功能才能有的放矢地解决其中存在的问题。在此基础上，需要掌握工程地质和水文地质的基本知识，不需要掌握高等的构造地质学理论，但需掌握
一些基础地质学知识，其中岩层走向，倾向和倾角是最基本的岩体边坡稳定性分析参数。
除此之外， 一些固体力学，流体力学和计算机语言也是需要掌握的。主要包括下面一些学科：
弹性力学，塑性力学，流变力学
材料力学
岩石力学
流体力学
编程语言(C , Python)
所有的稳定性分析都是基于岩石的应力应变关系出发的，因此坚实的力学基础是边坡稳定性分析的关键。此外，C 语言能够扩展现有程序的一些功能，例如自创新的本构模型， 例如Abaqus， GeoSlope和Itasca的软件都提供了C 的接口。而Pyhton语言，作为最流行的大数据处理语言，以及集成在许多工业标准的数值模拟软件中，例如Abaqus, Plaxis, FLACD, PFC, 3DEC等。
4. 岩体参数值的获取
获取真实的岩体物理力学参数值是边坡稳定性分析最具挑战性的问题，主要包括岩体的粘结力，内摩擦角和岩体的变形模量。一个研究方向是根据岩体的离散断裂网络来估算岩体的强度参数；另一个研究方向是基于岩体工程分类指标来估算岩体参数，例如：
5. 边坡工程常用的分析软件
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)：RocFall, RocTopple, RocPlane, SWedge
6. 工程判断力
岩石边坡工程是一个有限数据(Data-Limited)问题，岩石工程设计的经验和艺术多于科学。因此作为一个岩土工程师，具有良好的工程判断力(Engineering Judgement)是非常重要的。
