赤平投影网中侧向限制(Lateral Limits)的原理和使用
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科技
2024-10-27 09:41
内蒙古
侧向限制描述了平面破坏的条件，表示所有可能从坡面出露的平面的极限。平面破坏通常只发生在结构面的倾向与边坡倾向角度差较小的情况下，根据经验观察，这个范围通常为20°到30°，这个现象最早在两本经典的岩石力学著作中作了描述：[1] Hoek, E. and Bray, J.W. (1974) Rock Slope Engineering.[2] Goodman, R.E. (1980) Introduction to Rock Mechanics.
侧向限制在赤平投影网上表现为两条穿过中心的直线，这两条线与边坡倾向的夹角为±20°或±30°，只有落在这两条线之间的极点或倾向矢量才可能发生滑动。如果不考虑侧向限制，所有出露包络线(daylight envelope)内的区域都会被视为运动学有效，这种分析方法代表了最保守的分析情况，考虑了所有理论上可能发生平面滑动的结构面。侧向限制实际上给出了日光(daylighting)和非日光(non-daylighting)滑动面的界限，基于运动学的平面滑动分析只能处理daylighting的情形，不能处理non-daylighting的情形，这两个术语主要用于描述岩层在边坡面上的出露情况。Daylighting指的是岩层或节理面在坡面上出露的现象，这种情况通常发生在节理面与坡面的倾斜方向相符时，形成了一个可以直接观察到的滑动面。具体来说，当节理面的倾斜方向与坡面的倾斜方向之间的角度在一个特定范围内(通常是20°到30°)时，这个节理面就被认为是“daylighting”，这种出露使得岩石的滑动、破坏等现象更容易被识别和分析。当节理面处于daylighting状态时，它直接与坡面接触，成为潜在的滑动面。这使得岩石在重力作用下更容易发生滑动或破坏，从而增加了边坡失稳的风险。
相对而言，non-daylighting则指的是那些不在坡面上出露的节理面，这种情况通常发生在节理面的倾斜方向与坡面的倾斜方向不一致时，导致这些节理面无法直接观察到。在这种情况下，虽然节理存在，但由于其相对坡面的角度不合适，它们可能不会导致明显的滑动或破坏。non-daylighting状态下的节理面不易被识别，可能导致潜在滑动面的忽视。这种隐蔽性增加了评估岩体稳定性时的风险，因为未被识别的节理可能在未来引发滑动。岩石边坡中，非日照楔(Non-daylighting wedge)是指没有 "日光"或通过剪切支撑岩楔的岩体没有完全形成的离散岩楔，这类楔形体通常是稳定的，因为它们出现在稳定岩块的岩块支撑后面或旁边。非日照楔由中等至坚固、中等至高度断裂的岩体组成，这些楔形由结构确定，但由于岩块的支撑作用而固定在原处，阻止了岩块滑动。这些楔形体的形成可能受到多种因素的影响，包括边坡结构的复杂性、多组结构的存在以及复杂的岩块几何形状。在传统的运动学分析中，这些块体是不可移动的楔形块，这意味着根据岩石边坡稳定性原理，它们不符合潜在崩塌和移动的条件，因此不能使用运动学分析其稳定性。由于边坡结构复杂、存在多个结构组或复杂的岩块几何结构，对这些非日照楔的分析可能很复杂。在采矿工程中，大多数多台阶岩块都是由非日照楔块组成的，离散断裂网络(DFN)方法为处理这种复杂性和不确定性提供了有效的解决方案，其随机模拟方法可生成复杂的岩块几何形状并对其运动学进行评估，该方法可有效分析各种不连续强度、岩体强度和孔隙压力条件。目前，我们使用三个工具进行岩石边坡非日照楔形体的稳定性分析：Itasca的3DEC，Rocscience的RocSlope3和 WSP的Fracman。
