Three-Dimensional Effect on a Large Stockpile Slope Stability Analysis

ABSTRACT: Wick drains were installed under a very large stockpile in Northern Ontario to increase the rate of consolidation and the strength gain of silty clay foundation deposits. Most of the wick drains penetrated the full thickness of the silty clay deposits, terminating in the sand till layer; however, at some localized areas the wick drains did not penetrate the full depth. Results from two-dimensional slope stability analysis based on the limit equilibrium method indicated that the slip surface extends through the clay under the shorter wick drains due to slower strength gain, indicating that the minimum required factor of safety was not satisfied. Further investigation suggested that the two-dimensional stability analysis did not accurately represent the three-dimensional condition of these areas, as the configuration of the wick drains, local geology, topography, and stockpile geometry were expected to provide a significant three-dimensional effect. Accordingly, the analysis was advanced to a three-dimensional limit equilibrium slope stability model. Results of the three-dimensional stability analysis indicated that the minimum required factor of safety was satisfied. Instruments installed at these areas indicate that no significant displacement has been observed to date, confirming the results of the three-dimensional slope stability analysis.

RÉSUMÉ: Des drains verticaux (wick drains) ont été installés sous une grande halde dans le nord de l'Ontario pour augmenter le taux de consolidation et la résistance du dépôt d’argile silteuse en fondation. La plupart des drains verticaux ont complètement pénétré la couche d’argile silteuse jusqu’à la couche de till sableux, sauf à certains endroits. Les résultats de l'analyse bidimensionnelle de stabilité des pentes basée sur la méthode de l'équilibre limite ont indiqué que la surface de glissement s'étendait à travers l'argile sous les drains verticaux les plus courts en raison d'un taux plus faible du gain de résistance, ce qui indique que le facteur de sécurité minimum requis n'a pas été respecté. Une investigation plus poussée a suggéré que l'analyse de stabilité bidimensionnelle ne représentait pas précisément la condition tridimensionnelle de ces zones, étant donné que la configuration des drains verticaux, la géologie locale, la topographie et la géométrie des empilements devraient avoir un effet tridimensionnel important. En conséquence, l'analyse a été poussée jusqu'à un modèle tridimensionnel de stabilité des pentes en équilibre limite. Les résultats de l'analyse de stabilité tridimensionnelle ont indiqué que le facteur de sécurité minimum requis était satisfait. Les instruments installés à ces endroits indiquent qu'aucun déplacement significatif n'a été observé à ce jour, ce qui confirme les résultats de l'analyse tridimensionnelle de stabilité des pentes.