Numerical modeling of progressive failure and its application to spreads in sensitive clays

Abstract

Les étalements sont de grands glissements de terrain survenant dans les argiles sensibles. Les méthodes d’analyse de la stabilité utilisant la méthode à l’équilibre limite donnent des coefficients de sécurité élevés et ne peuvent s’appliquer à ces glissements. Le mécanisme de rupture progressive expliquerait l’initiation et la propagation de la surface de rupture et la dislocation du sol en horst et en grabens, typiques aux étalements. Une méthode numérique est présentée afin d’identifier les paramètres influençant la rupture progressive et de valider son application aux étalements. Cette méthode évalue les contraintes présentes initialement dans le talus et modélise l’initiation et la propagation de la rupture progressive. Il est démontré que les hautes pentes, fortement inclinées ayant un coefficient de pression des terres au repos élevé sont susceptibles à la rupture progressive et que la surface de rupture se propage sur une grande distance. La rupture est favorisée par un sol ayant une grande fragilité lors du cisaillement. Une faible résistance à grande-déformation du sol favorise une grande distance de propagation. Les argiles de l’est du Canada, pouvant présenter une forte sensibilité et une grande fragilité lors du cisaillement, sont donc susceptibles à la rupture progressive et celle-ci explique l’occurrence d’étalements dans ces sols.Spreads are a type of large landslide occurring in sensitive clays. Stability analyses using the limit equilibrium method give factors of safety that are too large and are therefore not applicable to this type of landslide. The progressive failure mechanism is believed to explain the initiation and propagation of the failure surface and the dislocation of the soil mass in horsts and grabens, typical of spreads. A numerical method is presented to identify the parameters influencing progressive failure and to validate the application of this mechanism to spreads. The method evaluates the stresses acting in the slope before failure and models the initiation and propagation of the progressive failure. It is demonstrated that high, steep slopes, with a large earth pressure ratio at rest, are more susceptible to progressive failure and the failure surface propagates over a large distance. Failure is more likely to occur when soil with high brittleness is involved. Soil with low strength at large deformation induces failure propagation over a larger distance. Eastern Canadian clays can exhibit high sensitivity and large brittleness during shear and are susceptible to progressive failure, which explains the occurrence of spreads in these soils

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