利用RS3中新的离散裂缝网络（DFN）特征进行露天矿边坡整体稳定性分析

引入离散裂缝网络（DFN）功能到RS3中，代表了地质建模领域的重大进展。它能够通过捕捉不连续性的复杂和异质性特征，实现对地下地质结构高度逼真的表示。在三维建模中考虑DFN对于理解场地条件的地质影响至关重要，这最终可以带来改进预测和优化工程决策。

下面的文章由澳大利亚MineGeoTech公司的Gordon Sweby撰写，将DFN（离散断裂网络）纳入3D有限元模型中，以分析露天矿的稳定性。

DFN在边坡稳定性分析中的应用案例

在RS3中创建了一个三维、非弹性有限元模型，目的是评估西澳大利亚一座中等深度硬岩露天矿坑的整体边坡稳定性。该矿坑处于设计阶段，输入参数如下：

-完整岩石强度测试（Hoek三轴、巴西拉伸和固结排水三轴）

-岩体记录 - 通过领域记录提供识别的地质力学设计领域的地质强度指数（GSI）。

-利用声波电视仪进行结构缺陷数据收集

-通过水文地质现场研究提供采前地下水位和水力导率。

-根据附近作业和澳大利亚地震危害图推断原位应力和地震荷载。

最初的研究表明，在采矿场的一个区域存在非常陡峭的整体坡度，这引发了对其有效性的质疑。因此，进一步分析专门关注显式结构可能产生的影响。分析的目标是验证更陡峭的墙壁不可持续存在没有“岩土工程”原因。

图1 - 陡峭的坑壁。安全系数约为5.3

需要包括明显的缺陷，以便可以包括整个边坡运动学和岩体质量。测量的缺陷集及其间距是已知的，如下所示。

图2 - 结构缺陷 - 方向和间距分布（对于集合1）

使用结构缺陷统计数据来定义RS3中的DFN，如下所示。选择感兴趣区域以包括研究中的坑壁，并将该区域定义为“塑性区域”，以便专注于剪切强度折减（SSR）分析。

图3 - 基于缺陷数据统计的DFN

分析结果显示，使用DFN得到的SRF（安全系数）为3.4，低于没有使用DFN时得到的SRF，但仍然足够大以满足设计验收标准（在这种情况下FoS > 1.5）。

图4 - 定义潜在不稳定性范围的等值面（在3.45 SRF下）（左）。节理上的塑性剪应变（表示滑动）（右）。

通过应用真实的离散断裂网络（DFN）来明确地“降低”岩体的能力，从而达到了分析的目标（而不是采用典型方法GSI）。

与 DFN 一起前进

建模离散裂缝网络代表了对地下地质条件更全面和真实的表达，从而永远改变了我们处理岩土工程分析的方式。这个露天矿山的例子强化了这一观点，并且展示出对不连续性如何影响边坡稳定性分析有更深入的理解可以带来更明智的设计决策。

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