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RocSlope---三维岩石边坡稳定性风险评估(Risk Assessment)

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1 引言
Rocscience正在秘密开发一个新的3D岩石边坡稳定性风险评估软件---RocSlope (Beta版,V1.001),尽管目前还没有释放出任何软件细节,但大致能猜想出这个软件的主要特性,待软件发布后再进行修正。

2 风险评估和决策
工程师们一直在使用设计验收准则(Design Acceptance Criteria)进行边坡设计,取决于破坏的后果和可接受的风险性,这些准则在不同的国家和不同的矿山取值不同。自从2004年,大型露天矿项目(LOP)开始实施,其成员包括许多大型矿业公司在John Read博士的领导下,LOP出版了【露天矿边坡设计指南(Guidelines for Open Pit Slope Design)】。这本指南帮助工程师界定和实施适合目的的矿山边坡设计,将风险控制在相关公司或法规可接受的水平。下表所示的即是指南中的推荐值,使用破坏后果、安全系数和破坏概率进行综合评价。
FoS和PoF验收标准值(Read & Stacey 2009) 
矿工程师们越来越重视基于风险评估和决策(Risk assessment and decision-making)的边坡设计和管理方法。使用概率方法量化边坡破坏的可能性,并为边坡设计、施工和维护方面的决策提供信息。传统的采矿边坡评价方法是安全系数和破坏概率,没有考虑边坡破坏可能引起的后果。为了考虑这种影响,引入了基于可靠性设计的风险评估方法。

3 数据集 
露天矿边坡工程需要平衡经济和风险,最佳的边坡设计寻求既安全又省费用的边坡角度,以尽量减少废石的开采,最大限度地提高矿石回收率。上面所示的准则仅是一个设计结果评价,没有考虑输入参数,然而实际的边坡设计需要考虑多层次的设计因素,不是由两三个指标就能决定的。因此需要的矿山运营过程中发展灵活的设计验收准则(DAC),同时考虑多种因素的综合作用。

力拓肯纳科特公司(RTK, Rio Tinto Kennecott)的宾汉峡谷矿(Bingham Canyon Mine)自20世纪初开始运营,最初是地下开采,最终发展成为世界上最大的露天矿之一。2013年4月,宾汉峡谷矿经历了有史以来最大的矿坑边坡破坏,即Manefay边坡破坏。尽管这次破坏已经通过监测发出了预警,并从安全的角度进行了良好的管理,但这次破坏的范围广,而且滑坡体冲出的距离也比预期的要大得多,详细破坏情况以及边坡恢复情况参看Ross的研究报告[Ross, B (2016) Rise to the Occasion: Lessons from the Bingham Canyon Manefay Slide]。这次边坡破坏事件发生后,对整个力拓公司的边坡设计和批准边坡的技术审查有所增加,对数据的可靠性、边坡破坏的后果和适当的设计同行审查给予了高度关注。

鉴于该矿自20世纪初就开始运营,因此它积累了大量的地质、岩土、水文地质和边坡性能的资料。基于这些数据,RTK团队提出了善其内部的边坡设计和相关验收标准。2015年,RTK开发了基于可靠性的DAC定义方法。
风险评估方法包括在下面四个数据集中:
(1) Cerrejon mine
(2) reliability-based design acceptance criteria
(3) Risk Evaluation of Slope Failure
(4) Risk-based slope

基于可靠性的设计验收标准

RTK开发的基于可靠性的设计验收标准的方法,为一系列边坡设计的模型输入制定了明确的信心水平,为每个模型元素和具体的边坡设计部门分配了"信心分数",然后对这些分数进行加权和汇总以提供一个总体的信心分数,从而形成了一个更加明智和技术上可信赖的边坡设计验收方法。

这项由力拓公司和加拿大Alberta大学的研究人员合作完成的研究,旨在建立一个基于可靠性设计验收标准(RBDAC, reliability-based design acceptance criteria)的矿坑边坡设计方法。RBDAC方法扩展了力拓肯尼科特铜业公司(Rio Tinto Kennecott Copper)开发的基于可靠性的边坡设计概念,提出了一种新的基于风险的斜坡道和整体边坡(inter-ramp and overall slope)设计工作流程,利用设计验收标准(DAC)对边坡设计方案进行评估,包括岩土工程输入和输出的可靠性;实现或实施设计的可靠性;以及企业在经济和安全方面的风险容忍度等。通过促进和利用地质学家、水文地质学家、岩土工程师、矿山规划师和运营人员之间的合作,实现对边坡设计可靠性、风险、价值驱动因素和优化边坡设计的选择更广泛和更深入的理解。通过得到的边坡设计可靠性和价值风险量化,运营者可以做出明智的商业决策。该过程的关键组成部分包括可靠性模块、风险模块和DAC风险矩阵模块。"风险和回报"设计方法能够为企业带来重大价值,同时能够为决策者提供设计方案风险状况变化的透明度。 


5 文献

(2003) A Case Study Of Risk Evaluation At Cerrejon Mine【深部采矿边坡破坏机理解释(West Wall)
(2007) Risk Evaluation of Slope Failure at the Chuquicamata Mine【SSGeotech数据集的使用---Chuquicamata mine
(2008) A Risk Evaluation Approach for Pit Slope Design【露天采矿台阶楔形体稳定性(Bench Wedge Stability)
(2010) A Comparison Of The Limit Equilibrium And Numerical Modelling Approaches To Risk Analysis For Open Pit Mine Slopes【IACMAG 2022 | 计算机方法和地质力学进展】
(2012) Risk assessment and management in underground rock engineering - an overview【岩土工程风险---大数据和机器学习(Geotechnical Risk)
(2015) An economic risk evaluation approach for pit slope optimization【露天矿概率台阶设计与损失距离(back-break distance)
(2017) Governing risk elements through open pit slope optimization【"双子矿"露天开采转为地下开采岩石力学方面的考虑(Transitioning from OP to UM)
(2019) Bayesian methods to treat geotechnical uncertainty in risk-based design of open pit slopes【岩土工程风险---大数据和机器学习(Geotechnical Risk)
(2020) Design acceptance criteria for operating open-pit slopes An update
(2021) Development and application of a reliability-based approach to slope design acceptance criteria at Bingham Canyon Mine
(2022) A reliability-based design acceptance criteria approach for inter-ramp and overall open pit slopes

来源:计算岩土力学
岩土UM控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-05-30
最近编辑:1年前
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