Analisi della stabilità dei pendii
SLOPE/W è il software leader per la stabilità dei pendii in terra e in roccia, che analizza problemi semplici e complessi per una varietà di forme della superficie di slittamento, condizioni di pressione dell’acqua di poro, proprietà del terreno e condizioni di carico. SLOPE3D espande le capacità di SLOPE/W e offre un approccio pratico e sofisticato per individuare i meccanismi di cedimento dei pendii in 3D.
Grazie a questa gamma completa di funzioni, SLOPE/W e SLOPE3D possono essere utilizzati per analizzare quasi tutti i problemi di stabilità dei pendii che si incontrano nei progetti di ingegneria geotecnica, civile e mineraria.
Adalta è Rivenditore Ufficiale e Importatore Diretto per l’Italia di Seequent SLOPE/W e SLOPE3D. Richiesta quotazione…
Caratteristiche principali
Pressione osmotica dell’acqua
La Pore-water pressures può essere definita utilizzando linee piezometriche, funzioni spaziali o i risultati di altre analisi agli elementi finiti di GeoStudio. I valori possono essere visualizzati come contorni sulla geometria per rivelare i valori di PWP utilizzati nell’analisi.
Estrazione rapida
L’analisi del rapid drawdown può essere condotta utilizzando le pressioni dell’acqua di poro definite mediante le linee piezometriche, le analisi transitorie agli elementi finiti di GeoStudio o la tecnica di rapid drawdown a più stadi.
Modelli di materiali
SLOPE/W supporta un elenco completo di modelli di materiali, tra cui Mohr-Coulomb, non drenato, ad alta resistenza, impenetrabile, bilineare, resistenza anisotropa, SHANSEP, Mohr-Coulomb spaziale e altri ancora.
Progettazione allo Stato Limite
La progettazione agli stati limite o la progettazione con fattori di resistenza ai carichi viene gestita specificando fattori parziali sui carichi permanenti/variabili, sui coefficienti sismici, sulle proprietà dei materiali, sugli apporti di armatura e altro ancora.
Caratteristiche di SLOPE/W e SLOPE3D
Integrato nella suite GeoStudio
SLOPE/W è integrato nella suite GeoStudio e quindi ha accesso alle funzioni di GeoStudio per la creazione del modello, l’analisi e la visualizzazione dei risultati. SLOPE3D offre la stessa integrazione, il che significa che l’impostazione del progetto, la definizione dei materiali, le opzioni di pressione dell’acqua di poro e l’interpretazione dei risultati sono analoghi a SLOPE/W. Gli strumenti di creazione della geometria tridimensionale sono disponibili nel nuovo editor 3D di GeoStudio, anch’esso integrato nella suite GeoStudio.
Formulazione globale
SLOPE/W e SLOPE3D calcolano il fattore di sicurezza dei pendii in terra e in roccia. Possono analizzare efficacemente problemi semplici e complessi per una varietà di forme della superficie di slittamento, condizioni di pressione dell’acqua di poro, proprietà del terreno e metodi di analisi. Utilizzando il limit equilibrium, SLOPE/W e SLOPE3D possono modellare tipi di terreno eterogenei, geometrie complesse della stratigrafia e della superficie di slittamento e condizioni variabili di pressione dell’acqua di poro, utilizzando un’ampia selezione di modelli di terreno. Le analisi possono essere eseguite usando parametri di input deterministici o probabilistici in SLOPE/W. Le sollecitazioni calcolate da un’analisi delle sollecitazioni a elementi finiti 2D possono essere utilizzate in aggiunta ai calcoli di condizioni di equilibrio limite per ottenere la più completa analisi di stabilità dei pendii disponibile. Grazie a questa gamma completa di funzioni, SLOPE/W e SLOPE3D possono essere utilizzati per analizzare pressoché tutti i problemi di stabilità dei pendii che si incontrano nei progetti di ingegneria geotecnica, civile e mineraria.
Applicazioni tipiche
SLOPE/W e SLOPE3D possono modellare pressoché qualsiasi problema di stabilità, tra cui:
- Natural soil and rock slopes
- Construction excavations
- Earthen dams and levees
- Open-pit highwalls
- Reinforced earth structures
- Slope stabilization design
- Slopes with surcharge or seismic loading
- Dam stability during rapid drawdown
- Partially and totally submerged slopes
- Unsaturated slopes subjected to infiltration
- Tailings dam stability
Una scelta di molti metodi di analisi
SLOPE/W calcola le equazioni di stabilità in termini di momento e fattore di equilibrio della forza e supporta un elenco completo di metodi di equilibrio limite, tra cui Morgenstern-Price, Spencer, Bishop, Janbu e il metodo ordinario. Allo stesso modo, SLOPE3D offre la possibilità di utilizzare i metodi Morgenstern-Price, Spencer, Bishop e Janbu. Il metodo Morgenstern-Price, ad esempio, soddisfa sia l’equilibrio delle forze che quello dei momenti. Questa formulazione generale consente di calcolare facilmente il fattore di sicurezza per una varietà di metodi e di comprendere facilmente le relazioni e le differenze tra tutti i metodi.
SLOPE/W può anche eseguire analisi di stabilità e stabilità dinamica basate sulle sollecitazioni agli elementi finiti. Utilizza le sollecitazioni calcolate agli elementi finiti da SIGMA/W o QUAKE/W per calcolare un fattore di stabilità calcolando la resistenza al taglio totale e la sollecitazione di taglio mobilitata lungo l’intera superficie di scivolamento. SLOPE/W calcola poi un fattore di stabilità locale per ogni sezione.
Tecniche di ricerca di superfici di slittamento multiple
SLOPE/W e SLOPE3D offrono una serie di tecniche per la ricerca della superficie di scivolamento critica. In SLOPE/W è possibile definire le potenziali superfici di slittamento mediante una griglia di centri e linee di raggio, blocchi di punti di superficie di slittamento, intervalli di entrata e uscita o forme completamente specificate. Ciò offre la flessibilità necessaria per gestire varie modalità di cedimento, quali cedimenti rotazionali, traslazionali, compositi, retrogressivi e controllati dalla struttura. In SLOPE3D, le superfici di scorrimento possono essere definite utilizzando gli intervalli di entrata e di uscita o con l’algoritmo di ricerca naturale Cuckoo.
Algoritmo di soluzione rigoroso
SLOPE/W e SLOPE3D utilizzano un algoritmo di analisi rigoroso per affrontare problemi altamente non lineari e di difficile convergenza. La visualizzazione grafica del grafico Fattore di sicurezza vs Lambda consente all’utente di controllare visivamente l’accettabilità della convergenza per le analisi 2D, mentre il Fattore di sicurezza vs Lambda-X, il Fattore di sicurezza vs Lambda-Z e il Fattore di sicurezza vs Direzione di scorrimento sono disponibili per le analisi 3D.
Definizione completa della pressione dell’acqua di falda
Le pressioni dell’acqua interstiziale possono essere definite utilizzando linee piezometriche, funzioni spaziali o utilizzando i risultati di altre analisi agli elementi finiti di GeoStudio come SEEP/W. SEEP3D o SIGMA/W. SLOPE/W e SLOPE3D accettano anche gli approcci B-bar e Ru. I valori di pressione dell’acqua di poro definiti possono essere visualizzati come contorni sulla geometria per aiutare l’utente a vedere i valori di PWP che saranno utilizzati nell’analisi.
Rapid Drawdown Analysis
La Rapid Drawdown Analysis può essere condotta utilizzando le pressioni dell’acqua di falda definite mediante le linee piezometriche, le analisi transitorie agli elementi finiti di GeoStudio o la tecnica di rapid drawdown a più stadi. Il carico di sovraccarico dell’acqua viene calcolato automaticamente in SLOPE/W in ogni istante.
Rinforzo con ancoraggi, chiodi, pali e geosintetici
In SLOPE/W sono disponibili diverse opzioni di stabilizzazione dei pendii, come ancoraggi, chiodi, pali e geosintetici. Un tipo di rinforzo generalizzato definito dall’utente può essere utilizzato per modellare un’ampia gamma di strutture, tra cui ancoraggi o chiodi con capacità di piastra, rinforzi ancorati alle estremità e rinforzi su pali con resistenza al taglio variabile nello spazio. I carichi di armatura sono calcolati tenendo conto della capacità di trazione, dell’ancoraggio alla parete del pendio e dello stripping nella zona passiva. Ulteriori opzioni includono la dipendenza dal fattore di sicurezza, la distribuzione del carico e l’orientamento del carico. La resistenza alla trazione dei geosintetici può essere specificata o calcolata in base all’adesione dell’interfaccia e all’angolo di taglio.
I rinforzi SLOPE/W possono essere definiti automaticamente utilizzando la libreria dei fornitori, che include i prodotti di Huesker, Maccaferri, TenCate e Tensar. Questa funzionalità è stata sviluppata in collaborazione con ciascun fornitore per garantire una rappresentazione accurata dei loro prodotti.
Set di rinforzo
I Reinforcement Sets (set di armature) forniscono un comodo strumento per definire più armature in una singola analisi di stabilità 2D. Le finestre Draw Reinforcement Sets e Define Reinforcement Sets possono essere utilizzate per aggiungere, modificare o eliminare più linee di armatura che condividono le stesse proprietà di armatura. Un singolo tipo di armatura definito in Define Reinforcements può essere applicato a tutte le linee del set di armature mediante un’unica dropdown box. La spaziatura tra le linee di armatura all’interno di un set può essere basata su una distanza specificata tra le armature o su un numero specificato di armature lungo l’intervallo del set. I set di armature possono anche essere agganciati alla linea della superficie del terreno, in modo che tutte le linee rimangano sulla superficie del terreno se la geometria viene modificata.
Modelli di materiali per il suolo
SLOPE/W e SLOPE3D supportano un elenco completo di modelli di materiali del terreno, tra cui Mohr-Coulomb, non drenato, ad alta resistenza, impenetrabile, bilineare, resistenza in funzione della profondità, resistenza anisotropa, funzione generalizzata di taglio-normale, SHANSEP, Mohr-Coulomb spaziale e altri ancora.
Modelli di materiali rocciosi
I modelli di materiale Hoek-Brown e Compound Strength in SLOPE/W e SLOPE3D possono essere utilizzati per simulare i materiali rocciosi tipici. Altri modelli di materiali rocciosi tipici, come Barton e Choubey (1977) e Miller (1988), possono essere gestiti utilizzando la funzione generalizzata di taglio-normale con o senza una funzione modificatrice anisotropa.
Analisi della stabilità transitoria
La stabilità di un pendio può essere modellata nel tempo con la variabilità temporale delle pressioni e/o delle sollecitazioni dell’acqua di poro integrando SLOPE/W con uno dei prodotti agli elementi finiti di GeoStudio. Analogamente, un’analisi SLOPE3D può essere integrata con un’analisi SEEP3D per determinare l’influenza dell’infiltrazione tridimensionale delle acque sotterranee sulla stabilità nel tempo.
Progettazione allo Stato Limite
La progettazione allo stato limite o la progettazione con fattori di resistenza al carico (LRFD) possono essere gestite in SLOPE/W specificando i fattori parziali dei carichi permanenti e variabili, il peso unitario del terreno, i coefficienti sismici e la resistenza del terreno, le proprietà dei materiali e gli input delle armature. In questo modo, è possibile considerare qualsiasi codice di progettazione di tutto il mondo, come Eurocode o i British Standards.
Analisi probabilistica e di sensibilità
In SLOPE/W, l’analisi probabilistica e di sensibilità può essere condotta su quasi tutti i parametri di input e utilizzando una varietà di distribuzioni, tra cui normale, log-normale, uniforme, triangolare o una funzione generalizzata. Le correlazioni spaziali sono gestite tramite una distanza di campionamento specificata. Utilizzando un approccio Monte Carlo, SLOPE/W calcola la probabilità di guasto oltre al tradizionale fattore di sicurezza.
Pseudo-Static and Newmark Dynamic Stability
Il carico sismico può essere modellato nelle analisi di stabilità 2D utilizzando carichi sismici con varie condizioni di pressione dell’acqua di poro, tra cui il metodo della resistenza non drenata a due stadi di Duncan et al. (1990), il metodo della resistenza alle tensioni efficaci a due stadi, o anche le pressioni dinamiche dell’acqua di poro da un’analisi QUAKE/W.
Strength Reduction Stability Analysis
SLOPE/W può essere integrato con SIGMA/W per eseguire un’analisi di stabilità con riduzione della resistenza.
Facile indagine sulla geometria dei pendii
L’effetto della geometria del pendio sul fattore di sicurezza calcolato può essere facilmente analizzato in SLOPE/W creando analisi multiple nell’albero di analisi e utilizzando lo strumento Split Region.
Risoluzione rapida e in parallelo di analisi e superfici di slittamento
SLOPE/W e SLOPE3D utilizzano l’elaborazione parallela per analizzare ciascuna superficie di slittamento in modo indipendente, consentendo soluzioni più rapide su processori multi-core. Anche le analisi multiple vengono analizzate in parallelo. È possibile monitorare l’avanzamento della soluzione nella finestra del Solver Manager.
Risultati per qualsiasi superficie di slittamento
È possibile selezionare interattivamente qualsiasi superficie di scivolamento analizzata per visualizzare graficamente le forze su qualsiasi fetta o le informazioni sulla massa di slittamento. È inoltre possibile visualizzare i grafici dei risultati calcolati sulla superficie di scorrimento, come i vari parametri di resistenza o di convergenza lungo ciascuna fetta.
Risultati su più superfici di slittamento
È possibile visualizzare più superfici di slittamento sul disegno per studiare diverse modalità di cedimento e per visualizzare la variabilità del fattore di sicurezza con la posizione della superficie di slittamento. I risultati possono essere visualizzati con una mappa a colori delle superfici di scorrimento, una mappa di sicurezza o come contorni all’interno della griglia dei centri delle superfici di scorrimento. L’elenco delle superfici di slittamento può anche essere filtrato per facilitare l’interpretazione dei risultati.
Sostituzione rapida degli oggetti SLOPE/W in tutte le analisi
SLOPE/W offre uno strumento che consente di mappare gli oggetti da un’analisi a qualsiasi altra analisi SLOPE/W all’interno del progetto GeoStudio. Gli oggetti SLOPE/W vengono eliminati nelle analisi di destinazione e sostituiti con gli oggetti scelti dall’analisi corrente. Gli oggetti che possono essere sostituiti includono la linea di crepa di tensione, la definizione della superficie di slittamento, la pressione dell’acqua di poro, i carichi puntuali, i carichi di sovraccarico, i carichi di rinforzo e i carichi sismici.
Estendere SLOPE/W con Add-Ins
Scaricare e installare un Add-In per SLOPE/W per modellare un modello SHANSEP saturo-insaturo.
Alcune soluzioni con SLOPE/W e SLOPE3D
SLOPE/W può modellare una vasta gamma di problemi di stabilità.
Eurocode Design Case
SLOPE/W can be used to complete a stability analysis with the objective being to check an ultimate limit state in accordance with various limit state design approaches such as Eurocode 7, Norwegian Standard NS 3480, and British Standard 8006. The stability analysis is completed with partial factors applied to characteristic loads and soil strength parameters.
James Bay Case History
This article looks at the SLOPE/W probabilistic analysis capabilities relative to the James Bay hydroelectric project. It required the construction of fifty kilometers of dykes on soft and sensitive clay. Divergent views were prevalent regarding the selection of safety factors and strength properties. The project has consequently become an important and often-cited case history.
Reinforcement with Anchors
The purpose of this illustrative example is to show how anchors can be used to improve the stability of a system. Features of this simulation include: Spencer analysis method, homogenous material using the Mohr Coulomb soil model, a dry slope with no pore-water pressure, two sloping anchors, and the entry and exit slip surface option.
Stability of an MSE Wall
Mechanically stabilized earth (MSE) walls are structures for retaining the earth under bridges, highways, and waterfront properties, to name a few. Designing a MSE wall requires consideration of the geometric configuration and reinforcement requirement to ensure both internal and external stability.
Il flusso di lavoro intuitivo di SLOPE/W e SLOPE3D
- Creare l’area di lavoro del problema e le proprietà di analisi
- Disegnare o importare regioni del dominio da un programma CAD
- Definire le proprietà dei materiali e la pressione osmotica dell’acqua
- Definire le condizioni di carico e l’armatura
- Definire una serie di superfici di scorrimento di prova
- Risolvere le analisi
- Visualizzazione delle superfici di scorrimento calcolate come mappa a colori
- Visualizzazione dei dettagli delle superfici di scorrimento, generazione di grafici e report
