Comparison of slope stability predictions by gravity increase and shear strength reduction methods

• Autorzy: Sternik K.

Warianty tytułu

PL

Porównanie prognoz stateczności skarpy metodami rosnącej grawitacji i redukcji wytrzymałości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The finite element method has become the most widespread method of analyzing slope stability. Its advantage over the limit equilibrium method (the method of slices) has been proven in many publications. The most commonly applied FEM computational scheme in slope stability calculations is the shear strength reduction (SSR) method. Another way of analysing slope stability by FEM is the gravity increase (GI) method. The latter method may not be applied unconditionally. The paper contains a comparison of results obtained by the SSR, GI and modified Bishop’s methods. A good agreement of the results produced by the SSR and the modified Bishop’s methods has been confirmed. Overestimation of the safety factor by the GI method in the case of using the linear Mohr-Coulomb criterion has been shown.

PL

Metoda elementów skończonych stała się powszechnie stosowanym narzędziem do analizy stateczności skarpy. Jej przewagę nad metodami równowagi granicznej (metodami paskowymi) wykazano w licznych publikacjach. W ramach analiz stateczności MES najczęściej stosowana jest strategia redukcji wytrzymałości na ścinanie. Innym podejściem jest strategia rosnącej grawitacji, jednak nie może ona być stosowana bezkrytycznie. W artykule zaprezentowano porównanie wyników obliczeń wartości współczynnika bezpieczeństwa metodą redukcji na ścinanie, rosnącej grawitacji i uproszczoną metodą Bishopa. Pokazana została zbieżność wyników uzyskiwanych metodą redukcji wytrzymałości na ścinanie oraz metodą paskową Bishopa oraz przeszacowanie stateczności skarpy w metodzie rosnącej grawitacji w przypadku zastosowania tradycyjnego liniowego warunku Coulomba-Mohra.

Słowa kluczowe

EN

finite element method; limit equilibrium method; slope stability

PL

metoda elementów skończonych; metoda równowagi granicznej; stateczność skarpy

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Środowisko
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 110, z. 1-Ś
• Strony: 121--130
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., wz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Sternik K.

• Department of Geotechnics and Roads, Faculty of Civil Engineering, Silesian University of Technology

Bibliografia

• [1] Alkasawneh W., Malkawi A.I.H., Nusairat J.H., Albataineh N., A comparative study of various commercially available programs in slope stability analysis, Computers and Geotechnics 35, 2008, 428-435.
• [2] Darve F., Laouafa F., Instabilities in granular materials and application to landslides, Mech. Cohes-Frict. Mater., 5, 2000, 627-652.
• [3] Duncan J.M., State of the art: limit equilibrium and finite element analysis of slopes, Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 122, No. 7, 1996, 577-596.
• [4] Duncan J.M., Wright S.G., Soil Strength and Slope Stability, J. Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, 2005.
• [5] Espinoza R.D., Repetto P.C., Muhunthan B., General framework for stability analysis of slopes, Géotechnique, Vol. 42, No. 4, 603-615.
• [6] Griffiths D.V., Lane P.A., Slope stability analysis by finite elements, Géotechnique, Vol. 49, No. 3, 1999, 387-403.
• [7] Laouafa F., Darve F., Modelling of slope failure by a material instability mechanism, Comp. and Geotech., 29, 2002, 301-325.
• [8] Li L.C., Tang C.A., Zhu W.C., Liang Z.Z., Numerical analysis of slope stability based on the gravity increase method, Computers and Geotechnics, 36, 2009, 1246-1258.
• [9] Nakamura A., Cai F., Ugai K., Embankment basal stability analysis using shear strength reduction finite element method, 10th Int. Symp. on landslides and engineered slopes, CRC Press, Boca Raton, 2008, 851-856.
• [10] Matsui T., San K.-C., Finite element slope stability analysis by shear strength reduction technique, Soil and Foundations, Vol. 32, No. 1, 1992, 59-70.
• [11] Pantelidis L., D.V. Griffiths D.V., Stability of earth slopes. Part I: two-dimensional analysis in closed-form, Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech., 37, 2013, 1969-1986.
• [12] Pantelidis L., D.V. Griffiths D.V., Stability of earth slopes. Part II: three dimensional analysis in closed-form, Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech., 37, 2013, 1987-2004.
• [13] Sternik K., Slope stability analysis based on Hill’s condition, Proc. XVIII Scientific Conf. Computer Methods in Design and Anal. of Hydrotechnical Structures Korbielów 2006 (in Polish), 113-126.
• [14] Swan C.C., Seo Y.-K., Limit state analysis of earthen slopes using dual continuum/FEM approaches, Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech., 23, 1999, 1359-1371.
• [15] Yu H.S., Salgado R., Sloan S. W., Kim J.M., Limit Analysis Versus Limit Equilibrium for Slope Stability, J. Geotech. Geoenv. Engng., Vol. 124, No. 1, 1998, 1-11.
• [16] Zimmermann Th., Truty A., Urbański A., Podleś K., Z_Soil.PC 2010 3D user manual, Theory, Tutorials and Benchmarks, Data Preparation, Elmepress Int. & Zace Services Ltd, Switzerland 2010.