Multimodal Search for Critical Slip Surfaces in Slopes Reinforced with Piles

ABSTRACT: Piles can be employed to increase the available restoring force, and subsequently the factor of safety of sliding in slopes. In this paper, a 3D model of a slope exhibiting multiple failure modes with factor of safety near unity is reinforced using pile elements. The results of the analysis with piles are obtained using a new coupled approach which combines the results of finite element analysis for each pile with the iterative solution of limit equilibrium (LE) analysis. This coupled procedure is combined further with the novel Multiple Minimum Optimization (MMO) metaheuristic method which adapts the Particle Swarm Optimization (PSO) method to identify multiple local minima of the factor of safety. The results of the analysis are also compared with 2D sections containing the piles analyzed using 2D LE analysis. The results of the 2D and 3D couple analyses for the slope were found to be in good agreement.

RÉSUMÉ: Les pieux peuvent être utilisés pour augmenter les forces de stabilisation, et par conséquent, le facteur de sécurité de glissement dans les pentes. Dans cet article, un modèle 3D d'une pente présentant plusieurs modes de rupture avec un facteur de sécurité proche de l'unité est renforcé à l'aide d'éléments de pieux. Les résultats de l'analyse avec pieux sont obtenus à l'aide d'une nouvelle approche couplée qui combine les résultats de l'analyse par éléments finis pour chaque pieu avec la solution itérative de aa méthode d'Equilibre Limite (EL). Cette procédure couplée est en outre combinée avec la nouvelle méthode métaheuristique d'optimisation multimodal (OMM) qui adapte la méthode d'optimisation d'essaim de particules (PSO) pour identifier plusieurs minima locaux du facteur de sécurité. Les résultats de l'analyse sont également comparés aux sections 2D contenant les pieux analysés à l'aide de l'analyse EL 2D. Les résultats des analyses de couple 2D et 3D pour la pente se sont avérés en bon accord.