Three-dimensional limit equilibrium analysis of slopes

Abstract

A general method of three-dimensional slope stability analysis using the limit equilibrium concept is proposed. The failure mass is assumed to be symmetrical and divided into many vertical columns. The inter-slice forces have the same inclination throughout the mass, and the inter-column shear forces are parallel to the base of the column and function of their positions. Force and moment equilibria are satisfied for each column as well as for the total mass. The analysis is illustrated for several slope angles, soil parameters and pore water pressure conditions. The factors of safety are compared with those obtained with two-dimensional stability analyses and the ordinary method of columns. In addition, a three-dimensional finite element computer program is presented. This program can calculate the local factors of safety at selected points along a failure surface as well as the mean factor of safety for a chosen failure mass. The results obtained by the two methods, limit equilibrium and finite element, are compared. L'article propose une méthode générale pour l'analyse tridimensionnelle de la stabilité des talus basée sur l'idée d'équilibre limite. On admet que le volume de rupture est symmétrique et divisée en beaucoup de tranches verticales. Les efforts entre les tranchés ont la même inclinaison dans la masse entière, tandis que les efforts de cisaillement entre les tranches sont parallèles à la base de la tranche et fonction de leurs positions. Les équilibres des efforts et des moments sont satisfaits pour chaque tranche, aussi bien que pour le volume total. L'analyse est illustrée pour plusieurs angles de talus, paramètres du sol et conditions de pression de l'eau interstitielle. Les coefficients de sécurité sont comparés avec ceux obtenus par des analyses bidimensionelles de stabilité et la méthode ordinaire des tranches. Un programme d'ordinateur à éléments finis tridimensionnels est aussi présenté. Avec ce programme on peut calculer les coefficients locaux de sécurité en des points sélectionnés le long d'une surface de rupture, aussi bien que le coefficient moyen de sécurité pour un volume de rupture choisi. On fait une comparaison entre les résultats obtenus par les deux méthodes (équilibre limite et éléments finis).