重启Bougainville铜矿?这是Hoek-Brown准则和STEPSIM的发源地

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3DEC新特性介绍 | 重启Bougainville铜矿?

这是Hoek-Brown准则和STEPSIM的发源地

1. 引言

本周五(2024年2月2日)，布干维尔铜业(Bougainville Copper)的股价上涨了64.3%，达到0.575澳元，这是自2022年2月以来的最大盘中百分比涨幅，原因是该公司在南太平洋布干维尔岛的Panguna铜金项目的勘探许可证获得了五年的延期。

Panguna矿，也称Bougainville矿，以前由力拓(Rio Tinto)经营，曾是世界上最大的矿山之一，占巴布亚新几内亚国内生产总值的44%。由于巴布亚几内亚的不稳定局势，力拓于1989年关闭了Bougainville矿，并于2016年放弃了股份，这使得巴布亚新几内亚和布干维尔政府各拥有布干维尔铜业有限公司36.4%的股份。据估计，该矿仍持有约530万吨铜和1930万盎司黄金，2020年的预测表明，重建矿山并恢复全面运营需要七到八年的时间和50亿至60亿美元，目前还没有哪一家矿业公司声称参与其中。

Bougainville矿址现状

2. Hoek-Brown准则

1980年，Hoek and Brown发表了后来在岩石工程中广为应用的Hoek-Brown准则，初始关系所依据的数据就来自对Bougainville矿岩体试样的测试。Bougainville矿的岩石是非常坚硬的安山岩(andesite, 单轴抗压强度约为 270MPa)，具有许多干净、粗糙、未填充的节理，其中最重要的一组数据来自堪培拉澳大利亚国立大学(Australian National University)的 John Jaeger 教授进行的一系列三轴试验，这些试验的对象是通过三管金刚石钻探从一个勘探坑道中获取的直径为 150mm的重度节理安山岩样本。原始的Hoek-Brown准则如下：

最初的Hoek-Brown准则偏重于坚硬的岩石，假设岩体的破坏是由被众多节理面分隔的单个岩块的平移和旋转控制的，假设完整岩石的破坏在整个破坏过程中不起作用，并假设节理模式没有首选的破坏方向，因此岩体被视为各向同性材料。

Bougainville矿址现状

1980年，Dr. Hoek已经来到加拿大在Golder公司任职，不过仍然参与着帝国理工学院的研究项目---Bougainville矿的边坡稳定性分析，这也是Dr. Hoek能够使用Bougainville矿试验数据以及能够到Bougainville矿现场观察的原因。下图所示的是Bougainville矿安山岩原岩和节理化岩体的Mohr圆。

其它一些安山岩的矿山：

3. STEPSIM

说到Bougainville矿，不能不提及一个人---Dr. Barry McMahon，他是1970-1980 年代边坡岩石力学Step-Path研究方法的标志性人物，在为Dames and Moore工作期间(1999年被URS Corporation收购)，他发展了STEPSIM模拟软件，用于计算岩石统计的剪切强度，然后作为输入使用极限平衡法进行Bougainville矿的边坡稳定性分析。尽管他已经去世多年，但在GeostechSet数据集中，其名字仍然出现在200多篇文献中，可见他在这个研究领域的贡献之大。