Published May 14, 2015 | Version v1
Publication Open

A Study of Probabilistic FEMs for a Slope Reliability Analysis Using the Stress Fields

Creators

  • 1. National Engineering School of Tunis
  • 2. Tunis El Manar University
  • 3. University of Gabès

Description

In this paper, the applicability and the effectiveness of the probabilistic finite element methods (FEMs) such as the perturbation method, and the Spectral Stochastic Finite Element Method (SSFEM) applied to the reliability analysis of the slope stability have been studied. The results were checked by the Monte Carlo simulation and a direct coupling ap-proach combining the deterministic finite elements code and First Order Reliability Method (FORM) algorithm. These methods are presented considering the spatial variation of soil strength parameters and Young modulus. The random field is used to describe the spatial variation. Also, the reliability analysis is conducted using a performance function formulat-ed in terms of the stochastic stress mobilized along the sliding surface. The present study shows that the perturbation method and SSFEM can be considered as practical methods to conduct a second moment analysis of the slope stability taking into account the spatial variability of soil properties since good results are obtained with acceptable estimated rela-tive errors. Finally, the perturbation method is performed to delimit the location of the critical probabilistic sliding surfac-es and to evaluate the effect of the correlation length of soil strength parameters on the safety factor. In addition, the two methods are used to estimate the probability density and the cumulative distribution function of the factor of safety.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الورقة، تمت دراسة قابلية تطبيق وفعالية طرق العناصر المحدودة الاحتمالية (FEMs) مثل طريقة الاضطراب، وطريقة العناصر المحدودة العشوائية الطيفية (SSFEM) المطبقة على تحليل موثوقية استقرار المنحدر. تم فحص النتائج من خلال محاكاة مونت كارلو وطريقة الاقتران المباشر التي تجمع بين كود العناصر المحدودة الحتمية وخوارزمية طريقة موثوقية الدرجة الأولى (FORM). يتم تقديم هذه الطرق مع الأخذ في الاعتبار التباين المكاني لمعلمات قوة التربة ومعامل يونغ. يستخدم الحقل العشوائي لوصف التباين المكاني. أيضًا، يتم إجراء تحليل الموثوقية باستخدام صيغة وظيفة الأداء من حيث الإجهاد العشوائي المعبأ على طول السطح المنزلق. توضح الدراسة الحالية أنه يمكن اعتبار طريقة الاضطراب و SSFEM كطرق عملية لإجراء تحليل لحظي ثانٍ لاستقرار المنحدر مع مراعاة التباين المكاني لخصائص التربة حيث يتم الحصول على نتائج جيدة مع أخطاء نسبية مقدرة مقبولة. أخيرًا، يتم تنفيذ طريقة الاضطراب لتحديد موقع الأسطح المنزلقة الاحتمالية الحرجة وتقييم تأثير طول الارتباط لمعلمات قوة التربة على عامل الأمان. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الطريقتين لتقدير كثافة الاحتمال ودالة التوزيع التراكمي لعامل الأمان.

Translated Description (French)

Dans cet article, l'applicabilité et l'efficacité des méthodes probabilistes par éléments finis (FEM) telles que la méthode de perturbation et la méthode spectrale par éléments finis stochastiques (SSFEM) appliquées à l'analyse de la fiabilité de la stabilité de la pente ont été étudiées. Les résultats ont été vérifiés par la simulation de Monte Carlo et une méthode de couplage direct combinant le code déterministe des éléments finis et l'algorithme de la méthode de fiabilité du premier ordre (FORM). Ces méthodes sont présentées en tenant compte de la variation spatiale des paramètres de résistance du sol et du module de Young. Le champ aléatoire est utilisé pour décrire la variation spatiale. En outre, l'analyse de fiabilité est réalisée à l'aide d'une fonction de performance formulée en termes de contrainte stochastique mobilisée le long de la surface de glissement. La présente étude montre que la méthode de perturbation et la SSFEM peuvent être considérées comme des méthodes pratiques pour mener une deuxième analyse momentanée de la stabilité de la pente en tenant compte de la variabilité spatiale des propriétés du sol puisque de bons résultats sont obtenus avec des erreurs relatives estimées acceptables. Enfin, la méthode de perturbation est réalisée pour délimiter l'emplacement des surfaces de glissement probabilistes critiques et pour évaluer l'effet de la longueur de corrélation des paramètres de résistance du sol sur le facteur de sécurité. En outre, les deux méthodes sont utilisées pour estimer la densité de probabilité et la fonction de distribution cumulative du facteur de sécurité.

Translated Description (Spanish)

En este trabajo se ha estudiado la aplicabilidad y la eficacia de los métodos probabilísticos de elementos finitos (FEMs) como el método de perturbación, y el Método Estocástico Espectral de Elementos Finitos (SSFEM) aplicado al análisis de fiabilidad de la estabilidad de taludes. Los resultados se verificaron mediante la simulación de Monte Carlo y un enfoque de acoplamiento directo que combina el código de elementos finitos determinista y el algoritmo del Método de Confiabilidad de Primer Orden (FORM). Estos métodos se presentan considerando la variación espacial de los parámetros de resistencia del suelo y el módulo de Young. El campo aleatorio se utiliza para describir la variación espacial. Además, el análisis de fiabilidad se realiza utilizando una función de rendimiento formulada en términos de la tensión estocástica movilizada a lo largo de la superficie deslizante. El presente estudio muestra que el método de perturbación y el SSFEM pueden considerarse como métodos prácticos para realizar un segundo análisis de momento de la estabilidad del talud teniendo en cuenta la variabilidad espacial de las propiedades del suelo, ya que se obtienen buenos resultados con errores relativos estimados aceptables. Finalmente, el método de perturbación se realiza para delimitar la ubicación de las superficies deslizantes probabilísticas críticas y para evaluar el efecto de la longitud de correlación de los parámetros de resistencia del suelo en el factor de seguridad. Además, los dos métodos se utilizan para estimar la densidad de probabilidad y la función de distribución acumulativa del factor de seguridad.

Files

Files (1.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:cdce1e8eb3e2cfe6d33ca4bb5a6db85e
1.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة FEMs الاحتمالية لتحليل موثوقية المنحدر باستخدام حقول الإجهاد
Translated title (French)
A Study of Probabilistic FEMs for a Slope Reliability Analysis Using the Stress Fields
Translated title (Spanish)
Un estudio de FEM probabilísticos para un análisis de confiabilidad de pendientes utilizando los campos de tensión

Identifiers

Other
https://openalex.org/W241029909
DOI
10.2174/1874149501509010196

Is supplement to
https://openalex.org/W2347657740 (Other)
https://openalex.org/W2366264974 (Other)
https://openalex.org/W4293253469 (Other)
https://openalex.org/W2377695378 (Other)
https://openalex.org/W3033622792 (Other)
https://openalex.org/W2358417559 (Other)
https://openalex.org/W4252747446 (Other)
https://openalex.org/W2379329098 (Other)
https://openalex.org/W4390751162 (Other)
https://openalex.org/W4390563224 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Tunisia

References

  • https://openalex.org/W1538934584
  • https://openalex.org/W1553468009
  • https://openalex.org/W1965334444
  • https://openalex.org/W1970902023
  • https://openalex.org/W1971101489
  • https://openalex.org/W1973090811
  • https://openalex.org/W1974904935
  • https://openalex.org/W1991565519
  • https://openalex.org/W1994069683
  • https://openalex.org/W1995063761
  • https://openalex.org/W1997576274
  • https://openalex.org/W2001833828
  • https://openalex.org/W2004491073
  • https://openalex.org/W2014773637
  • https://openalex.org/W2019044917
  • https://openalex.org/W2027751236
  • https://openalex.org/W2028632562
  • https://openalex.org/W2029683393
  • https://openalex.org/W2056670239
  • https://openalex.org/W2064482775
  • https://openalex.org/W2075967518
  • https://openalex.org/W2080345115
  • https://openalex.org/W2084364530
  • https://openalex.org/W2106814556
  • https://openalex.org/W2116120504
  • https://openalex.org/W2159555138
  • https://openalex.org/W2198800828
  • https://openalex.org/W2998496996
  • https://openalex.org/W4248279182
  • https://openalex.org/W4249828262