节理连通性分析(Persistence Analysis)
1 引言
在大多数实践的极限平衡分析中，由于很难获得节理的贯通度【岩体不连续贯通度(discontinuity persistence)的窗口取样方法】，我们通常假定节理是完全连通的，因此这种假设得出的安全系数和破坏概率相对保守，导致了虽然分析评估边坡是不稳定的，但实际开挖后边坡并不发生破坏，这种不一致经常出现在露天采矿边坡的评价中。实际的岩体节理不是完全连通的，岩桥(rock bridge)【露天矿边坡设计和采矿岩石力学的传奇人物Richard D. Call(1934-2004)】在边坡稳定性中起了非常大的作用，因而边坡的破坏路径是阶梯式(step-path)的【岩桥和阶梯式破坏(Rock Bridge and Step-path failure development)】。
2 连通性分析
考虑节理的连通性有多种方法，其中一种方法是Scale Wedge，在【岩石楔形体的组合分析(Combinations Analysis)】中曾经讨论过。本文讨论的是另外一种方法，把贯通作为随机变量进行分析。
考虑一个高30m，长50m，宽30m的边坡，边坡角为65°，边坡楔形体由两组节理组成，产状使用Fisher分布，强度模型使用Barton-Bandis。计算的安全系数FOS=1.27，破坏概率POF=0.0995。
默认条件下，不考虑节理长度和节理位置，楔形体尺寸是组合中的最大尺寸，这导致了破坏概率的上限解。通过定义节理为止和节理长度进行连通性分析。连通性分析有两种不同的节理间距选项：一个是大节理间距，另一个是小节理间距。
大关节间距选项假设边坡上只有一条Joint1和一条Joint2。两个节理平面在坡面上的交点随机位于坡底和坡顶之间，导致楔形体的高度具有均匀分布。如果形成了有效的楔形体，则计算每条节理的所需节理长度，并将其与用户输入的确定性或取样节理长度进行比较。如果所需长度超过采样长度，则认为楔形是无效的。否则，楔形是有效的，并计算安全系数。大关节间距选项是破坏概率的下限解，因为节理间距和连通性条件限制了楔形体的形成。在这种情况下，边坡的安全系数FOS=0.86, 破坏概率POF=0.0035
(2) 小节理间距
小间距选项在边坡上形成多个楔形体。如果由于连通性不够大而不能形成楔形，则可以在边坡面上更高处形成符合连通条件的楔形体。此选项会自动缩小楔形大小，直到满足连通性条件。因此，如果节理的几何形状和边坡创建了运动学上可行的楔形，则几乎每次模拟都会形成一个楔形体，其大小取决于采样的连通性和台阶平台的几何形状。小节理间距选项是破坏概率的上限解，因为程序始终独立于边坡面上节理的任何空间位置创建楔形体。限制楔形大小的唯一因素是平台的几何形状和节理的连通性。在这种情况下，边坡的安全系数FOS=0.78, 破坏概率POF=0.0189。
