利用雷达监测、Rocscience-Slide3和RS3建模边坡稳定性
露天矿区的强降雨会迅速削弱边坡稳定性，增加变形和破坏的风险。采用现代边坡风险管理方法，将实时监测数据与先进的数值建模相结合，可以准确评估稳定性并及时进行修复。
案例研究
在巴布亚新几内亚一座深度超过250米的露天金矿中，经过强降雨后，一个关键边坡开始发生变形，触发了紧急调查。工程师利用Slide3和RS3中的集成工具，验证了边坡破坏机制，叠加了边坡稳定性雷达数据，并通过无缝建模生态系统迅速制定了有效的修复策略。
该案例研究基于以下研究人员的工作：A. McQuillan（Rocscience）、T. Yacoub（Rocscience）、N. Bar（Gecko Geotechnics）、N. Coli 和 L. Leoni（IDS GeoRadar）、S. Rea 和 J. Bu（Newcrest Mining）。研究展示了如何结合极限平衡法和有限元法，使岩土工程团队能够从检测到决策迅速行动，突显了Rocscience在实际边坡风险管理中的强大互操作性。
地质背景
项目现场位于巴布亚新几内亚一座露天金矿的高墙回采区，多个台阶被挖掘进高度各向异性、粘土蚀变的岩体中。一个向矿坑内部缓倾的古断层，上覆饱和的崩积物，构成了主要的地质灾害。边坡高度为250米，岩性和节理变化较大，且节理走向几乎与边坡面平行，这些条件已知会使破坏机制和地下水控制更加复杂。
研究挑战
在连续数天的强降雨后，位于矿坑顶部的IBIS-FM合成孔径雷达（SAR）系统记录到了边坡运动。雷达检测到位移和速度的波动，表明存在渐进性破坏。通过步行和无人机的目视检查，在顶部发现了宽达50厘米的张裂缝，振弦式孔隙水压力计的数据证实边坡已完全饱和。
图1：IBIS-FM 监测数据，显示位于深度超过250米的露天金矿上部台阶的位移情况
初步在Rocscience-Slide3中建立的三维极限平衡模型，在假设干燥条件下，估算的安全系数（FS）为1.49。然而，考虑到降雨入渗、饱和和渐进性运动的证据，迫切需要一个更详细的模型，结合水力效应和实时变形数据。
挑战不仅在于确认疑似的破坏机制，还在于指导修复，并以足够稳健的格式支持自信的工程决策。
图2：初始三维极限平衡分析结果，关键安全系数约为1.49
解决方案
团队使用Rocscience-Slide3快速构建了更新的三维极限平衡模型。地质线框、测量的地形和映射的断层被直接导入软件。根据孔隙水压力计的读数更新了孔隙压力条件，并根据现场观察到的新变形区调整了模型几何形状。
更新后的Rocscience-Slide3模型返回了修订后的安全系数为1.03，关键破坏面沿饱和崩积物下方的低角度古断层面对齐。虽然这确认了边坡正接近不稳定，但它并未提供边坡如何变形的见解，也无法直接分析修复条件下的应力重分布。
图3：
(a)反演分析的三维极限平衡分析结果，关键安全系数（FS）=1.03；
(b)反演分析的三维极限平衡分析结果，显示沿近水平断层面发生滑动；
(c)IBIS-FM雷达监测数据叠加在已开挖边坡表面上，显示模型预测的关键滑移面与实际测得的最大变形之间具有良好的一致性。
为了解决这个问题，相同的模型几何和输入数据被导入Rocscience-RS3 进行有限元分析。在RS3中，团队应用了剪切强度折减（SSR）方法，以评估完全饱和条件下的整体稳定性。剪切强度折减系数（SRF）降至0.92，变形和剪应变沿Slide3中识别的相同断层带集中。
图4：
(a)反演分析的三维有限元分析结果，显示断层带上的最大应变集中；
(b)反演分析的三维有限元分析结果，显示最大总位移；
(c)IBIS-FM雷达监测数据叠加在已开挖边坡表面上，显示模型预测的最大位移与实际测得的最大变形之间具有良好的一致性。
关键的是，IBIS-FM边坡稳定性雷达数据被直接叠加到Slide3和RS3模型上。雷达记录的变形模式与预测的滑移面和位移场高度一致，验证了建模假设和反分析的材料参数。
结果
在明确识别并验证了破坏机制后，团队使用Slide3和RS3运行了多个修复方案，包括：
水平排水降压：从矿坑底部向断层带钻进了50多个水平钻孔，每个长150米，间距3–5米。
边坡卸载：从边坡顶部移除了一层12米厚的崩积物，以减少驱动力。
地表水管理：添加了导流渠，以防止上部边坡的入渗。
建模结果显示，添加降压和卸载措施后，安全系数提高了15–30%。修复后，雷达监测显示边坡位移显著下降，确认了稳定化措施的有效性。
图5：
(a)出现破坏的边坡区域，已在该区域钻设水平降压孔；
(b)IBIS-FM雷达记录的平均边坡变形图表，显示降压钻孔施工前后的变形情况。
RS3模型捕捉到了水平排水孔引起的应力重分布和剪应变减少，而Slide3提供了在更新的孔隙压力条件下快速重新评估安全系数的能力，使团队能够在设计选项之间高效迭代。
结论
该案例突显了完全集成的三维岩土建模工作流程的优势，其中Slide3和RS3协同工作。Slide3在更新的现场条件下快速识别关键滑移面，而 RS3 提供了边坡如何变形和响应修复的深入见解。
能够在平台之间导入几何和材料属性，叠加实时边坡稳定性雷达数据，并快速比较稳定化方案，使团队能够在压力下精确行动。
对于管理高风险边坡的矿业工程师而言，Rocscience的互操作生态系统既是建模工具，也是帮助您做出更好决策的平台。
联系我们
中仿岩土软件区域负责人联系方式：
张经理：17621192152【上海、浙江、广东、广西、海南、江西、福建】
丰经理：17521145176【北京、河北、天津、山东、山西、安徽、江苏、河南、黑龙江、辽宁、吉林、内蒙古】
许经理：18971301365【湖北、湖南、四川、重庆、宁夏、贵州、陕西、甘肃、新疆、青海】
公司电话：021-80399555
地址：上海市松江区九新公路1005号临港松江科技城中仿大厦(201615)
电子邮箱：info@cntech.com
客服热线：400-888-5100
技术交流（QQ群）：870585197