Probabilistic analysis of cohesive and c-phi soil slopes by considering 1D and 2D spatial variability of soil strength parameters using RLEM and RFEM approaches

Richard J.Bathurst

In the proceedings of: GeoVancouver 2016: 69th Canadian Geotechnical Conference

Session: FUNDAMENTALS-I Risk & Reliability

ABSTRACT: The Random Finite Element Method (RFEM) and the Random Limit Equilibrium Method (RLEM) can be used to investigate the influence of spatial variability of soil strength parameters on probability of failure. The RFEM approach uses a combination of 2D random field theory and FEM, and the RLEM approach uses a combination of 1D or 2D random field theory and a classical circular slip LEM method of slices. 1D spatial variability of soil strength parameters is a simplified case of the RLEM approach to quantify spatial variability of soil parameters for use in analysis of probability of failure of slopes. In this paper both methods (RFEM and RLEM) are used to investigate the influence of spatial variability of soil strength parameters on probability of failure and the results are compared. It is shown that in some cases the failure mechanism is close to a circular shape. For these cases RLEM with 2D random field and RFEM outcomes are in good agreement. However, in some other cases the RFEM analyses can predict more complicated failure mechanisms than circular failure type. Numerical results for 1D (RLEM) and 2D (RLEM and RFEM) random fields with spatial variability are also compared. Based on this comparison, it is shown that for a few cases there is a good agreement between the results assuming 1D and 2D random fields in spatial variability analysis. However, for most of the cases the results are different.

RÉSUMÉ: La méthode des éléments finis aléatoires (MEFA) et la Méthode d'équilibre limite aléatoire (MELA) peuvent être utilisées pour étudier l'influence de la variabilité spatiale des paramètres de résistance du sol sur la probabilité de défaillance. L'approche de MEFA utilise une combinaison de la théorie du champ aléatoire 2D et la MEF, et l'approche de MELA utilise une combinaison de la théorie du champ aléatoire 1D ou 2D et une méthode de tranches MEL classique pour glissements circulaires. La variabilité spatiale 1D des paramètres de résistance du sol est un cas simplifié de l'approche MELA pour quantifier la variabilité spatiale des paramètres du sol pour utilisation dans l'analyse de la probabilité de défaillance des pentes. Dans cet article, les deux méthodes (MEFA et MELA) sont utilisées pour étudier l'influence de la variabilité spatiale des paramètres de résistance du sol sur la probabilité de défaillance et les résultats sont comparés. Il est démontré que, dans certains cas, le mécanisme de rupture est proche d'une forme circulaire. Pour ces cas, les résultats obtenus par MELA avec un champ aléatoire 2D et ceux du MEFA sont en bon accord. Cependant, dans certains autres cas, les analyses de MEFA peuvent prévoir des mécanismes de défaillance plus compliquées que le type circulaire. Les résultats numériques pour champs aléatoires 1D (MELA) et 2D (MELA et MEFA) avec variabilité spatiale sont également comparés. Sur la base de cette comparaison, il est démontré que pour quelques cas, il y a un bon accord entre les résultats en supposant des champs aléatoires 1D et 2D dans l'analyse spatiale de la variabilité. Cependant, dans la plupart des cas, les résultats sont différents. Néanmoins, en général, un champ aléatoire 2D pour l'analyse spatiale de la variabilité donne des résultats plus précis que ceux obtenus avec un champ aléatoire 1D.

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Cite this article:
Richard J.Bathurst (2016) Probabilistic analysis of cohesive and c-phi soil slopes by considering 1D and 2D spatial variability of soil strength parameters using RLEM and RFEM approaches in GEO2016. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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