Dinamika przesunięć lawinowych: model nieskończonej nachylenia i czynnik bezpieczeństwa

Zmniejszenie zbocza do jednego równania

Model niekończonego zbocza jest standardowym pierwszym przybliżeniem dla mokrego przesunięcia: założone jest, że zbocze jest znacznie dłuższe i szerokiejsze niż głębokość potencjalnej płaszczyzny niepewności, dlatego efekty brzegowe mogą być ignorowane i problem redukuje się do pojedynczej kropli ziemi na głębokości z, opierającej się o płaszczyznę nachyloną pod kątem β. Grawitacja przyciąga tę kroplę w dół zbocza (sile naprężenia sklejającego), podczas gdy naprężenie styczne i klejenie na płaszczyźnie opierają się przeciwko temu (silą sklejającą). Czy zbocze utrzyma się czy spadnie zależy od porównania tych dwóch sił.

FS = (c' + (σn − u)·tanφ') / τ        Factor of Safety

σn = γ·z·cos²β      normal stress on the failure plane
τ  = γ·z·sinβ·cosβ  driving shear stress
u  = pore water pressure
c'  = effective cohesion, φ' = effective friction angle

FS > 1 → stable    FS = 1 → incipient failure    FS < 1 → predicted failure

Ciepność, naprężenie frictionalne i stres skuteczny

Siła oporu obowiązuje kryterium zanikania Mohra-Coulomba: stały komponent c' ciepnościowy, który zachodzi niezależnie od obciążenia, plus komponent frictionalny proporcjonalny do naprężenia normalnego naciskającego powierzchnię zanikania. Krytycznie, ten składnik frictionalny zależy od stresu skutecznego σn − u, a nie od całkowitego naprężenia - to jest postulat stresu skutecznego Karla Terzagicha, i to jest jedno z najważniejszych pojęć w stabilności nachylenia, ponieważ to jest klucz, który wodę wykorzystuje.

Dlaczego deszcz jest najważniejszym spowodownikiem

Wtrawa wtrącająca pod powierzchnię powiększa poziom wody w skosie i z nią ciśnienie porenkowe u. Ponieważ tarcze się opiera na σn − u, wzrost ciśnienia porenkowego bezpośrednio i natychmiast słabeje skos w równaniu Współczynnika Bezpieczeństwa - nic nie zmieniło się w geometrii ani gleby, tylko woda w nich. Dwa inne obecnie często występujące spowodowania pojawiają się jako dodatkowe wyrazy w bardziej kompleksowych wersjach modelu: drgawki sismiczne dodają siłę pseudestatyczną poziomą, która zwiększa naprężenie skleju przyspieszającego, a erozja lub eksploatacja na stopie skosu usuwa wsparcie, które wcześniej opierało się na naprężeniu przyspieszającym.

Poza prostym modeliem

Strefy gleby z różnymi mocami złożonością dalej skomplikują obraz: warstwowanie gleb o różnych siłach, seepage ruchomego wody równoległy do powierzchni zbocza (co dodatkowo podnosi ciśnienie międzypartycja), szybki spadek poziomu w rezerwuarze lub rzekie i nagle opadający poziom, a także przemieszczające się lub retrogresyjne zanurzenia, gdzie powierzchnia zanurzenia jest krzywa, a nie płaska – sytuacja, której założenie płaskiej powierzchni w modelu zbocza nieskończonego nie może pokryć. Dla tych przypadków inżynierowie przejście do metod granicznego równowagi, takich jak uproszczony metoda Bishopa, który dzieli krzywą powierzchnię zanurzenia na kolumny i sumuje siły na każdej z nich, lub do pełnych modeli elementów skończonych.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Landslide Dynamics i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.