Геомаркетинг » СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКЕ УСТОЙЧИВОСТИ СКЛОНОВ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

DOI: 10.25296/1993-5056-2018-13-1-2-72-85

Читать полную версию

«Инженерная геология» Том XIII, № 1-2/2018

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКЕ УСТОЙЧИВОСТИ СКЛОНОВ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Кан К., Зеркаль О.В., Фоменко И.К., Пономарев Ан. Ал.

Кан К., Зеркаль О.В., Фоменко И.К., Пономарев Ан. Ал., 2018. Современные подходы к количественной оценке устойчивости склонов при сейсмическом воздействии. Инженерная геология, Том XIII, № 1-2, с. 72-85, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2018-13-1-2-72-85.

Анализ устойчивости склонов, слагаемых аргиллитами, при возможных сейсмических воздействиях проводился для участка северного склона хр. Аибга (Красная Поляна). С помощью ArcGIS для рассматриваемого участка была изучена пространственная изменчивость крутизны склонов и оценено ее влияние на изменчивость значений коэффициентов устойчивости (К_уст). Также был выполнен анализ влияния прочностных характеристик аргиллитов на изменчивость получаемых коэффициентов устойчивости (К_уст). Сейсмическое воздействие при количественной оценке устойчивости склонов оценивалось с использованием псевдостатического и динамического анализов. Для динамического анализа был применен метод Ньюмарка. Выполнен сравнительный анализ значений минимального, среднего и приведенного коэффициентов устойчивости, полученных при динамическом анализе. Для сопоставления величин К_уст, полученных в рамках различных методов динамического анализа устойчивости склонов, был использован 0.65-метод, предложенный в Китае (H. Liu). Показано, что расчетные величины минимального и среднего коэффициентов устойчивости, полученные при динамическом анализе, не отражают состояние склона при сейсмическом воздействии. Количественные оценки устойчивости склонов с учетом сейсмического воздействия, полученные при динамическом анализе с применением 0.65-метода, сопоставимы с результатами оценок устойчивости, полученными при использовании псевдостатического анализа, и являются более реалистичными. Результаты количественной оценки устойчивости склона показали, что прочностные характеристики аргиллитов оказывают прямое влияние на расчетные величины К_уст. Было получено, что склоны крутизной более 40°, слагаемые аргиллитами с низким показателями величин сцепления (< 20 кПа), при сейсмическом воздействии 8 баллов переходят в неустойчивое состояние.

1. Аверин, И.В., Зеркаль, О.В., Самарин, Е.Н., 2014. Принципы организации мониторинга оползневых процессов на участках возведения ответственных сооружений и комплексирование методов инструментальных наблюдений склоновых деформаций. Современные проблемы инженерной геодинамики, Сборник Юбилейной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения проф. Г.С. Золотарева, Москва, 2014, с. 153–160.
2. Зеркаль, О.В., 2013. Закономерности распределения современных природных геологических процессов. В кн.
под ред. В.Т. Трофимова, Э.В. Калинина, Инженерная геология России. Т. 2. Инженерная геодинамика территории России.
КДУ, М., с. 674–696.
3. Зеркаль, О.В., Фоменко, И.К., 2016. Влияние различных факторов на результаты вероятностного анализа активизации оползневых процессов. Инженерная геология, № 1, с. 16–21. DOI: 10.25296/1993-5056-2016-1-16-21.
4. Рогожин, Е.А., Овсюченко, А.Н., Шварев, С.В., Лутиков, А.И., Новиков, C.C., 2008. Оценка уровня сейсмической опасности района Большого Сочи в связи со строительством олимпийских объектов. Геориск, № 4, c. 6–12.
5. Родкин, М.В., Никонов, А.А., Шварев, С.В., 2012. Оценка величин сейсмических воздействий по нарушениям и смещениям в скальных массивах. Геодинамика и тектонофизика, т. 3, № 3, c. 203–237. DOI: 10.5800/GT-2012-3-3-0072.
6. Самарин, Е.Н., Зеркаль, О.В., Пономарев, Ан.Ал., Пономарев, Ал.Ан., Кравченко, Н.С., 2016. Стабилизация оползневых склонов, сложенных тонкоплитчатыми аргиллитами, суспензионными растворами. Инженерная геология Северо-Западного Кавказа и Предкавказья: современное состояние и основные задачи, Материалы III региональной научно-практической конференции, Краснодар, 2016, с. 224–228.
7. Фоменко, И.К., Захаров, Р.Г., Самаркин-Джарский, К.Г., Сироткина, О.Н., 2009. Учет сейсмического воздействия при расчете устойчивости склонов (на примере Краснополянского геодинамического полигона). Геориск, № 4, c. 50–55.
8. Aptikaev, F., Ananyin, I., Erteleva, O., Rogozhin, E., Sherman, S., Berzhinsky, Y., Pavlenov, V., Eisenberg, J.J., Shestoperov, G., Klyachko, M., 2006. Project of Russian Seismic Intensity Scale RIS-04. Proc. of First European conference on earthquake engineering and seismology, Geneva, 2006, vol. 10, paper number 1291, pp. 5–38.
9. Corominas, J., Martínez-Bofill, J., Soler, A., 2015. A textural classification of argillaceous rocks and their durability. Landslides, vol. 12, no. 4, pp. 669–687.
10. Guidelines for evaluating and mitigating seismic hazards in California, 2008. California Department of Conservation, California Geological Survey, Special Publication 117A.
11. Jibson, R.W., 1993. Predicting earthquake induced landslide displacements using Newmark’s sliding block analysis. Transportation Research Record. Transportation Research Board, Washington, no. 1411, pp. 9–17.
12. Jibson, R.W., Keefer, D.K., 1993. Analysis of the seismic origin of landslides: examples from the New Madrid seismic zone. Geological Society of America Bulletin, vol. 105, no. 4, pp. 521–536.
13. Keefer, D.K., 1984. Landslides caused by earthquakes. Geological Society of America Bulletin, vol. 95, no. 4, pp. 406–421.
14. Keefer, D.K., Wilson, R.C., 1989. Predicting earthquake-induced landslides, with emphasis on arid and semi-arid environments. Landslides in a semi-arid environment, Inland Geological Society, Riverside, California, vol. 2, pp. 118–149.
15. Krahn, J., 2007. Stability modeling with SLOPE/W. An engineering methodology, 3nd edition. GEO-SLOPE International Ltd., Calgary.
16. Li, Y., Gao, G., Li, T., 2006. Analysis of earthquake response and stability evaluation for transverse slope at second tunnel portal. Chinese Journal of Underground Space Engineering, vol. 2, no. 5, pp. 738–743. (In Chinese).
17. Liu, H., Fei, K., Gao, Y., 2003. Time history analysis method of slope seismic stability. Rock and Soil Mechanics, vol. 24, no. 4,
pp. 553–556. (In Chinese).
18. Kavazanjian, E. (Jr.), Wang, J.-N.J., Martin, G.R., Shamsabadi, A., Lam, I., Dickenson, S.E., Hung, C.J., 2011. LRFD seismic analysis and design of transportation geotechnical features and structural foundations. National Highway Institute, Washington.
19. Morgenstern, N.R., Price, V.E., 1965. The analysis of the stability of general slip surfaces. Geotechnique, vol. 15, no. 1, pp. 79–93.
20. Newmark, N., 1965. Effects of earthquakes on dams and embankments. Geotechnique, vol. 15, no. 2, pp. 139–160.
21. Ponomarev, A.A., Zerkal, O.V., Samarin, E.N., 2017. Protection of the transport infrastructure from influence of landslides by suspension grouting. Procedia Engineering, vol. 189, no. C, pp. 879–884. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.05.137.
22. Seed, H.B., 1979. Considerations in the earthquake-resistant design of earth and rockfall dams. Geotechnique, vol. 29, no. 3,
pp. 215–263.
23. Su, C., Li, J., Ren, Q., 2003. FEM-based dynamic stability analysis of abutment for high arch dams. Journal of Hehai University (Natural Sciences), vol. 31, no. 2, pp. 144–147. (In Chinese).
24. Wieczorek, G.F., Wilson, R.C., Harp, E.L., 1985. Map showing slope stability during earthquakes in San Mateo County, California. Miscellaneous Investigations Map, 1-1257-E, U.S. Geological Survey.
25. Zerkal, O.V., Kalinin, E.V., Panasyan, L.L., 2015. The formation and distribution of stress concentration zones in heterogeneous rock masses with slopes. In G. Lollino, A. Manconi, J. Clague, W. Shan, M. Chiarle (eds.), Engineering geology for society and territory. Vol. 2. Landslide Processes. Springer, pp. 1251–1254. DOI: 10.1007/978-3-319-09057-3_219.

КАН К.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, kevinkang8@mail.ru
Адрес: Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Россия
ЗЕРКАЛЬ О.В.*
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, igzov@mail
ФОМЕНКО И.К.
Российский государственный геологоразведочный университет им. Серго Орджоникидзе (МГРИ), г. Москва, Россия, ifolga@gmail.com
Адрес: ул. Миклухо-Маклая, д. 23, г. Москва, 117997, Россия
ПОНОМАРЕВ АН. АЛ.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, set092222@gmail.com

Inzhenernaya Geologiya Vol. XIII, No. 1-2/2018

MODERN APPROACHES TO THE QUANTITATIVE ASSESSMENT OF SLOPE STABILITY UNDER SEISMIC CONDITIONS

Kang K., Zerkal O.V., Fomenko I.K., Ponomarev An.Al.

Kang K., Zerkal O.V., Fomenko I.K., Ponomarev An.Al., 2018. Modern approaches to the quantitative assessment of slope stability under seismic conditions. Inzhenernaya Geologiya, Vol. XIII, No. 1-2, pp. 72-85, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2018-13-1-2-72-85.

An analysis of the slopes stability, composed of argillites, with possible seismic impact was carried out for the section of the Northern slope of the Aibga ridge (Krasnaya Polyana). With the help of ArcGIS for the area under consideration, the spatial variability of slope angle was studied and its influence on the variability of the values of the factors of safety (FOS) was assessment. An analysis was also made of the influence of the strength characteristics of argillites on the variability of the values of FOS. Seismic impact in the quantitative assessment of slope stability was assessed using pseudostatic and dynamic analyzes. For the dynamic analysis, the Newmark method was applied. A comparative analysis of the values of the minimum, average, and reduced FOS obtained during dynamic analysis is performed. To compare the values of the safety factors obtained in various methods of dynamic analysis of slope stability, the 0.65-method proposed in China (H. Liu) was used. It is shown that the calculated values of the minimum and average safety factors obtained during the dynamic analysis do not reflect the state of the slope under seismic action. Quantitative assessment of the slopes stability taking into account the seismic effect obtained by dynamic analysis using the 0.65-method are comparable with the results of stability assessment obtained using pseudostatic analysis and are more realistic. The results of a quantitative assessment of the slope stability showed that the strength characteristics of argillites have a direct effect on the calculated values of the safety factor. It was found that slopes of more than 40° steepness, composed of argillites with low cohesion values (<20 kPa), under the seismic action of 8 points pass into an unstable state.

slope stability pseudostatic analysis dynamic analysis Newmark’s method argillites

1. Averin, I.V., Zerkal, O.V., Samarin, E.N., 2014. Principles of landslide monitoring processes in the areas of important buildings construction and integration of instrumental observation methods of the slope deformations. Modern Problems of Engineering Geodynamics, Collection of the Anniversary Conference, dedicated to the 100th anniversary of the birth of prof. G.S. Zolotarev, Moscow, 2014, pp. 153–160. (In Russ.).
2. Zerkal O.V., 2013. Regularities of distributionof modern natural geological processes. In V.T. Trofimov, E.V. Kalinin (eds.), Engineering Geology of Russia. Vol. 2. Engineering geodynamics of the territory of Russia. KDU, Moscow, pp. 674–696. (In Russ.).
3. Zerkal, O.V., Fomenko, I.K., 2016. Influence of various factors on the results of probabilistic analysis of landslide activization. Engineering Geology, no. 1, pp. 16–21. DOI: 10.25296/1993-5056-2016-1-16-21. (In Russ.).
4. Rogozhin, E.A., Ovsyuchenko, A.N., Shvarev, S.V., Lutikov, A.I., Novikov, S.S., 2008. Assessment of seismic hazard in Bolshoy Sochi region in connection with the construction of Olympic facilities. Georisk, no. 4, pp. 6–12. (In Russ.).
5. Rodkin, M.V., Nikonov, А.A., Shvarev, S.V. Seismic impact estimation from data on deformations and displacements in rock massifs. Geodynamics & Tectonophysics, vol. 3, no. 3, pp. 203–237. DOI: 10.5800/GT-2012-3-3-0072. (In Russ.).
6. Samarin, E.N., Zerkal, O.V., Ponomarev, An.Al., Ponomarev, Al.An., Kravchenko, N.S., 2016. Stabilization of landslide slopes formed of thin-clayed argillites, suspension solutions. Engineering Geology of North-West Caucasus and pre-Caucasus: Current State and Main Tasks, Materials of the III Regional Scientific and Practical conference, Krasnodar, 2016, pp. 224–228. (In Russ.).
7. Fomenko, I.K., Zakharov, R.G., Samarkin-Dzharskiy, K.G., Sirotkina, O.N., 2009. Consideration of seismic effects in the calculation of slope stability: a case study of Krasnopolyansky geodynamic test site. Georisk, no. 4, pp. 50–55. (In Russ.).
8. Aptikaev, F., Ananyin, I., Erteleva, O., Rogozhin, E., Sherman, S., Berzhinsky, Y., Pavlenov, V., Eisenberg, J.J., Shestoperov, G., Klyachko, M., 2006. Project of Russian Seismic Intensity Scale RIS-04. Proc. of First European conference on earthquake engineering and seismology, Geneva, 2006, vol. 10, paper number 1291, pp. 5–38.
9. Corominas, J., Martínez-Bofill, J., Soler, A., 2015. A textural classification of argillaceous rocks and their durability. Landslides, vol. 12, no. 4, pp. 669–687.
10. Guidelines for evaluating and mitigating seismic hazards in California, 2008. California Department of Conservation, California Geological Survey, Special Publication 117A.
11. Jibson, R.W., 1993. Predicting earthquake induced landslide displacements using Newmark’s sliding block analysis. Transportation Research Record. Transportation Research Board, Washington, no. 1411, pp. 9–17.
12. Jibson, R.W., Keefer, D.K., 1993. Analysis of the seismic origin of landslides: examples from the New Madrid seismic zone. Geological Society of America Bulletin, vol. 105, no. 4, pp. 521–536.
13. Keefer, D.K., 1984. Landslides caused by earthquakes. Geological Society of America Bulletin, vol. 95, no. 4, pp. 406–421.
14. Keefer, D.K., Wilson, R.C., 1989. Predicting earthquake-induced landslides, with emphasis on arid and semi-arid environments. Landslides in a semi-arid environment, Inland Geological Society, Riverside, California, vol. 2, pp. 118–149.
15. Krahn, J., 2007. Stability modeling with SLOPE/W. An engineering methodology, 3nd edition. GEO-SLOPE International Ltd., Calgary.
16. Li, Y., Gao, G., Li, T., 2006. Analysis of earthquake response and stability evaluation for transverse slope at second tunnel portal. Chinese Journal of Underground Space Engineering, vol. 2, no. 5, pp. 738–743. (In Chinese).
17. Liu, H., Fei, K., Gao, Y., 2003. Time history analysis method of slope seismic stability. Rock and Soil Mechanics, vol. 24, no. 4,
pp. 553–556. (In Chinese).
18. Kavazanjian, E. (Jr.), Wang, J.-N.J., Martin, G.R., Shamsabadi, A., Lam, I., Dickenson, S.E., Hung, C.J., 2011. LRFD seismic analysis and design of transportation geotechnical features and structural foundations. National Highway Institute, Washington.
19. Morgenstern, N.R., Price, V.E., 1965. The analysis of the stability of general slip surfaces. Geotechnique, vol. 15, no. 1, pp. 79–93.
20. Newmark, N., 1965. Effects of earthquakes on dams and embankments. Geotechnique, vol. 15, no. 2, pp. 139–160.
21. Ponomarev, A.A., Zerkal, O.V., Samarin, E.N., 2017. Protection of the transport infrastructure from influence of landslides by suspension grouting. Procedia Engineering, vol. 189, no. C, pp. 879–884. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.05.137.
22. Seed, H.B., 1979. Considerations in the earthquake-resistant design of earth and rockfall dams. Geotechnique, vol. 29, no. 3,
pp. 215–263.
23. Su, C., Li, J., Ren, Q., 2003. FEM-based dynamic stability analysis of abutment for high arch dams. Journal of Hehai University (Natural Sciences), vol. 31, no. 2, pp. 144–147. (In Chinese).
24. Wieczorek, G.F., Wilson, R.C., Harp, E.L., 1985. Map showing slope stability during earthquakes in San Mateo County, California. Miscellaneous Investigations Map, 1-1257-E, U.S. Geological Survey.
25. Zerkal, O.V., Kalinin, E.V., Panasyan, L.L., 2015. The formation and distribution of stress concentration zones in heterogeneous rock masses with slopes. In G. Lollino, A. Manconi, J. Clague, W. Shan, M. Chiarle (eds.), Engineering geology for society and territory. Vol. 2. Landslide Processes. Springer, pp. 1251–1254. DOI: 10.1007/978-3-319-09057-3_219.

КAI KANG
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; kevinkang8@mail.ru
Address: Bld. 1, Leninskie Gory, 119991, Moscow, Russia
OLEG V. ZERKAL*
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; igzov@mail.ru
IGOR K. FOMENKO
Ordzhonikidzе Russian State Geological Prospecting University (MGRI); Moscow, Russia; ifolga@gmail.com
Address: Bld. 23, Miklukho-Maclay St., 117997, Moscow, Russia
ANDREI AL. PONOMAREV
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; set092222@gmail.com

Статьи из журнала

МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕСЧАНО-ГРАВИЙНЫХ ГРУНТОВЫХ СМЕСЕЙ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ PFC

«Инженерная геология» Том XIII, № 1-2/2018

Авторы: Королев В.А., Чжан Шэнжун

Физико-механические свойства гравийных и песчаных грунтов, а также смесей, изготовленных на их основе, необходимо рассматривать с позиций теории дискретной среды — как сыпучих тел. В последнее время все большее внимание ...

СИЛИКАТИЗАЦИЯ СТРУКТУРНО-НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТОВ. ЧАСТЬ 2

«Инженерная геология» Том XIII, № 1-2/2018

Автор: Абрамова Т.Т.

В работе рассмотрена возможность преобразования структурно-неустойчивых антропогенных накоплений на примере грунтов культурного слоя, не изученных в технической мелиорации. Основной целью данных исследований явилось изучение силикатизации (органосиликатных аммиакпродуцирующих растворов) грунтов культурного слоя. Это ...

РАДИОУГЛЕРОДНОЕ ДАТИРОВАНИЕ ОПОЛЗНЕЙ В ГОРАХ ЗАПАДНОГО КАВКАЗА

«Инженерная геология» Том XIII, № 1-2/2018

Авторы: Слышкина Е.С., Васильчук Ю.К.

Проблема установления времени схода оползней, причин их активизации и прогноза в горах Западного Кавказа, особенно в районе Олимпийских объектов, является актуальной и до сих пор окончательно не решена. В связи с ...

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТОВЫХ МАССИВОВ В ДВУХМЕРНОЙ И ТРЕХМЕРНОЙ ПОСТАНОВКАХ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ MIDAS GTS NX

«Инженерная геология» Том XIII, № 1-2/2018

Авторы: Пайшанбиев С.А., Калинин Э.В., Бершов А.В.

В статье приведен сравнительный анализ напряженного состояния дисперсного грунтового массива со сложными внешними и внутренними границами в двухмерной и трехмерной постановках. Впервые дается оригинальный подход к инженерно-геологической схематизации природных условий и верификации ...

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКЕ УСТОЙЧИВОСТИ СКЛОНОВ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

«Инженерная геология» Том XIII, № 1-2/2018

Авторы: Кан К., Зеркаль О.В., Фоменко И.К., Пономарев Ан. Ал.

КАРТА СУЛЬФАТНОГО КАРСТА ЮЖНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ (СОДЕРЖАНИЕ, ПРИНЦИПЫ И МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ)

«Инженерная геология» Том XIII, № 1-2/2018

Автор: Смирнов А.И.

Карстовые явления Южного Предуралья известны еще со времен первых Академических экспедиций Императорской академии наук и художеств (вторая половина XVIII века). Многолетними исследованиями здесь установлено наличие сульфатного, карбонатного и сульфатно-карбонатного карста, а также ...