Stabilitetsanalyser ved hjelp av elementmetoden i GeoSuite

Abstract

Skråningsstabilitet er en av mange viktige problemstillinger innen geoteknisk prosjektering og behovet for gode analysemetoder og -verktøy er derfor tilstede. Gjennom prosjektet GeoFuture har NGI (Norges Geotekniske Institutt) satt i gang utvikling av programvare som ved hjelp av elementmetoden (FEM) blant annet skal kunne beregne skråningsstabilitet. Prosjektet har til hensikt å supplere programvarepakken til NovaPoint GeoSuite med flere analysemetoder som benytter elementmetoden som regnemotor.

Foreliggende rapport gjengir resultatene fra en prosess hvor elementmetodeprogrammet GS FEM (Bifurc3D) er testet ut. Det er kjørt ulike analyser på fire forskjellige eksempler. Disse analysene inkluderer både totalspenningsanalyser og effektivspenningsanalyser, med og uten poretrykk. I tillegg har det blitt kjørt analyser med variasjon av styrkeparameterne; attraksjon, friksjonsvinkel og dilatansvinkel. Arbeidet har vært tidkrevende og mye av ressursene har gått med på å finne feil i programvaren. Programutvikler (NGI) har etter hvert rettet opp de feilene som har blitt oppdaget og sendt oppdaterte versjoner av programvaren tilbake for videre testing.

Resultatene viser at GS FEM fungerer godt for udrenerte totalspenningsanalyser, men kalkulasjonstiden er noe høy. For effektivspenningsanalyser gir GS FEM med standard cφ-reduksjon ingen resultater om man har poretrykk, men resultatene fra analyser uten grunnvann er gode. Man har derimot problemer ved lave attraksjoner, i form av strekkbrudd. Her får man heller ikke resultater. Den alternative cφ-reduksjonen gir svært konservative resultater ved analyser av skråninger med god stabilitet. Når sikkerhetsfaktoren nærmer seg F=1,0 blir forskjellene mindre, men analyser viser at alternative metode overvurderer sikkerheten ved lave attraksjoner. En burde derfor være forsiktig med bruk av denne metoden for stabilitetsberegning av skråninger hvor materialer har lav attraksjon.