Limit analysis of submerged slopes subjected to water drawdown


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Abstract

A rapid draw of water from a reservoir can cause a temporary increase in the hydraulic gradient that may not be tolerated by the slope of an earth dam. The increased seepage forces may lead to slope instability, causing the collapse of the structure. The kinematic approach of limit analysis is used to examine stability of slopes subjected to a rapid or slow drawdown. Combinations of slope inclination, soil properties, and hydraulic conditions are found for which the slope becomes unstable. The results are presented in the form of charts for convenient practical use, and the safety factors can be obtained from the charts without the need for iteration. For granular slopes, particularly if shallow, subjected to drawdown, a simple translational mechanism with a shallow failure surface is not the most adverse mechanism for all water-draw regimes.RésuméLa vidange rapide d'un réservoir peut causer une augmentation temporaire du gradient hydraulique qui ne puisse pas être toléré par la pente d'un barrage en terre. L'accroissement des forces d'infiltration peut conduire à l'instabilité de la pente causant une rupture de la structure. L'approche cinétique de l'analyse limite est utilisée pour examiner la stabilité des pentes assujetties à une vidange rapide ou lente. On a déterminé les combinaisons de l'inclinaison de la pente, des propriétés des sols et des conditions hydrauliques pour lesquelles la pente devient instable. Les résultats sont présentés sous la forme de graphiques pour une utilisation conventionnelle pratique; les coefficients de sécurité peuvent être obtenus à partir des graphiques sans besoin d'itération. On a trouvé que pour les pentes pulvérulentes, particulièrement les faibles pentes, soumises à une vidange, un simple mécanisme de translation avec une surface de rupture superficielle n'est pas le mécanisme le plus défavorable pour tout régime de rabaissement de nappes d'eau.

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