Slope stability analysis: a kinematical approach

Abstract

A stability analysis of slopes based on a translational mechanism of failure is presented. The collapse mechanism is assumed to be in the form of rigid blocks analogous to slices in traditional slice methods. The proposed analysis, although based on the kinematical approach of limit analysis, always satisfies the equilibrium of forces acting on all blocks in the selected mechanism. All slope stability analyses based on the limit equilibrium of slices can be interpreted in the context of their implicitly assumed collapse mechanisms. The static assumptions made are equivalent to assuming an arbitrary strength of the soil on interfaces between slices. Solutions to stability factor &ammaH/cfrom all analyses based on the limit equilibrium of slices fall into a relatively narrow range bounded by the solutions using the proposed analysis for two extreme assumptions of soil strength between the blocks. Solutions beyond this range obtained by any method of slices indicate unreasonable consequences when interpreted in the context of the failure mechanism. A convenient way to include pore pressure effects is also presented and implemented in the analysis of both translational and rotational slope collapse. L'article présente une analyse de la stabilité des pentes fondée sur des mécanismes de rupture par translation. Le mécanisme de l'effondrement est géré par des blocs rigides, équivalents aux tranches des méthodes traditionnelles. Cette analyse, bien que fondée sur une approche cinématique des analyses aux états limites, vérifie toujours l'équilibre des forces agissant sur l'ensemble des blocs. Toute analyse de la stabilité des pentes fondée sur un équilibre limite des tranches peut être interprétée suivant les mécanismes d'effrondrement qui lui sont implicitement affectés. Les hypothéses statiques posées lors de ces analyses reviennent à supposer l'existence d'une résistance arbitraire du sol au niveau des contacts entre tranches. Les facteurs de stabilité, γH/c calculés à l'aide des diffévrentes analyses par équilibre limite des tranches, sont compris dans un intervalle relativement étroit dont les bornes sont les valeurs obtenues à l'aide de l'analyse proposée pour deux hypothèses extremes de résistance du sol entre les blocs. Les valeurs, calculées par n'importe quelle méthode des tranches, situées hors de cet intervalle donnent des résultats aberrants en terme de mécanismes de rupture. Une méthode simple de prise en compte des effets de la pression interstitielle est également présentée puis implémentée dans l'analyse de l'effondrement des pentes par translation et par rotation.