A Novel 3D Surface Altering Procedure to Identify Critical Slip Surfaces

Terence Ma, Brigid Cami, Sina Javankhoshdel, Thamer Yacoub, Julien Chaperon

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoNiagara 2021: 74th Canadian Geotechnical Conference; 14th joint with IAH-CNC

RÉSUMÉ: Trouver la surface de glissement critique d’une pente à trois-dimension est un problème d’optimisation complexe. Négliger de l’identifier peux mené à des conclusions non-conservatrice à propos de la stabilité de la pente et de son facteur de sécurité. Cette article couvre la méthode novatrice d’Optimisation de Surface Altéré à trois-dimension qui altère itèrativement la géométrie de la surface de glissement en trois-dimension tout en essayant de trouvé la surface critique correspondant au facteur de sécurité minimum à travers la méthode de l’équilibre limite. Dans la méthode proposée, la géométrie de la surface glissante est définie à travers des courbes de spline de base rationnelle non-uniforme (SBRNU) formaient en haut d’une grille planaire de points de contrôle. Une série de sous-programmes sont employés à appliquer des transformations diverses au points de contrôle tout en minimisant le facteur de sécurité de la surface glissante obtenu. Etant donné que n’importe quelle surface glissante définie géométriquement peut être construit approximativement en utilisant une série équivalente de points de contrôle de SBRNU, la méthode proposée peut être utilisé pour réduire encore plus le facteur de sécurité obtenu à travers les méthode de recherche conventionnelle tel que celle comprenant les surfaces glissante sphérique et ellipsoïdale. La méthode proposée est capable d’une façon consistente de trouver la surface glissante avec le facteur de sécurité le plus petit par rapport à ceux obtenu à travers les méthode de recherches sphérique ou ellipsoïdale.

ABSTRACT: Finding the critical slip surface on a three-dimensional slope is a complex optimization problem. Failure to identify it can lead to unconservative conclusions about the stability of a slope and its factor of safety. This paper outlines the novel 3D Surface Altering Optimization method, which iteratively alters the geometry of a 3D slip surface to find the critical slip surface corresponding to the minimum factor of safety calculated via limit equilibrium methods (LEM). In the proposed method, the geometry of the slip surface is defined via non-uniform rational basis spline (NURBS) curves formed over a plan grid of control points. A series of sub-routines are employed to apply various transformations to the control points, while minimizing the obtained factor of safety of the resulting slip surfaces. Given that any geometrically defined slip surface can be approximated using an equivalent series of NURBS control points, the proposed method can be used in efforts to further reduce the global factor of safety first obtained via conventional search methods such as those involving spherical or ellipsoidal slip surfaces. The proposed method was consistently able to identify slip surfaces with significantly lower factors of safety than those obtained via traditional spherical or ellipsoidal search methods.

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