3D FEM modeling of the initiation of progressive landslides

ABSTRACT: Large-scale landslides in sensitive clays are common in eastern Canada. Once initiated, failure occurs quite rapidly, essentially in undrained conditions. Based on the initiation and progression of the sliding surfaces or shear bands, the failure of slopes can be divided into two categories, namely upward and downward progressive failures. Upward progressive failure might be initiated by excavation, erosion, or small slides in the riverbank slopes. Field observations show that the progressive failure propagating in the upslope direction is initiated by the formation of a quasi-horizontal shear band from the toe of the slope. Several studies in the literature have shown the initiation of the quasi-horizontal shear band in 2D models. In this study, the initiation of the quasi-horizontal shear band is compared in 3D models. Different toe erosions are investigated in this study to show the advantage of 3D modeling.

RÉSUMÉ: Les grands glissements de terrain rétrogressifs se produisant dans les argiles sensibles sont fréquents dans l’est du Canada. Lorsque amorcée, la rupture se propage assez rapidement, essentiellement en conditions non drainées. En se basant sur l’initiation et la propagation des surfaces de rupture ou le développement des bandes de cisaillement, la rupture des talus peut être regroupée en deux catégories: les ruptures progressives ascendantes et descendantes, respectivement. Une rupture progressive ascendante peut être initiée par une excavation, de l’érosion, ou par de petits glissements de terrain affectant les berges des rivières. Les observations de terrain montrent que la rupture progressive se propageant dans la direction ascendante est initiée par la formation d'une bande de cisaillement quasi horizontale à partir du pied du talus. Plusieurs études dans la littérature ont illustré ce mode de rupture à l’aide de modèles 2D. Dans la présente étude, l'initiation de la bande de cisaillement quasi-horizontale est analysée à l’aide de modèles 3D. Différents cas d’érosion du pied des talus sont étudiés pour montrer l'avantage de la modélisation 3D.