Abstract
A meredek és instabil lejtők komoly műszaki problémákat okoznak, felszínmozgások miatt veszélyeztetnek településeket és infrastrukturális létesítményeket. A tanulmány egy kritikus régióban, a Balaton-part közelében elhelyezkedő magaspartok stabilitásának vizsgálatát foglalja össze. A bemutatott lejtő stabilitáselemzését különböző szoftverekkel – Plaxis, Geo5 és Slide2 – végeztük el, és összehasonlítottuk a kapott eredményeket állékonyság szempontjából. A modellezésből kiderült, hogy a magaspartok stabilitása nem éri el a szükséges biztonságot. Két fő azonosított tönkremeneteli módot lehetett elkülöníteni, melyek közül az egyik a talpponti, kissé alámetsző, összetettebb geometriával jellemezhető körcsúszólap, míg a másik a lejtő tetején az eróziós folyamatok miatt bekövetkező kisebb mozgás, lokális tönkremenetel. A számítások eredményeképpen a biztonság növelhető, megfelelően kialakított monitoring rendszerek segítségével.
1 BEVEZETÉS
Korábbi munkákban számos megközelítést hasonlítottak össze különböző numerikus módszerek1 és analitikus eszközök2 segítségével. A lejtők tönkremenetelének számítási módszerei és a várható kialakulásának becslése az utóbbi években gyorsan fejlődött, kimagaslóan a határegyensúlyi (LE)3 és a végeselemes (FE) analízis4 területen. Egyre nagyobb alkalmazási területe van az UAV segítségével rögzített felszíni topográfia készítésének5 vagy más távérzékelési technikák alkalmazásának.6
Ebben a tanulmányban a lejtők elemzését mutatjuk be FE és LE és valószínűségi módszerek alkalmazásával. A vizsgált lejtő a magyarországi Balaton-part közelében helyezkedik el. A tavat a vízszintek folyamatos, a partot a morfológia lassabb változásai jellemzik. Az éghajlatváltozás (például a csapadékesemények változásai – egyre hosszabb száraz időszakok és a csapadékos napok növekvő intenzitása), valamint az emberi beavatkozás szintén befolyásolja a stabilitást.
A vizsgált területen, amely egyre bővülő turisztikai célpont, az infrastruktúra és a rekreációs környezet megköveteli a lejtőstabilitás értékelését és a hibakockázat elemzését. Egy ilyen stabilitásvizsgálat eredményét mutatjuk be. A tanulmány a lejtő hosszú távú viselkedésére és a meghibásodások valószínűségi elemzésére összpontosít, majd javaslatot ad az esetleges helyszíni mozgásmérések alkalmazására. A Plaxis, a Geo5 és a Rocscience Slide2 programmal végzett numerikus számítások eredményei a vizsgált magasparti szakaszokon határozzák meg a földcsuszamlás kockázatát. A kutatás során kitértünk a numerikus eszközök alkalmazhatóságának elemzésére is. A modellezett rétegek és geometria a balatoni Magaspartot reprezentálja, de a kapott eredmények analógiaként más part menti lejtőkre is kiterjeszthetőek. A tanulmány további eredménye a megfelelő biztonság fenntartása; az ilyen típusú parti lejtőkön rendszeresen monitoring és karbantartási munkákat kell végezni.
2 A VIZSGÁLATI HELYSZÍN
A vizsgált lejtő a Balaton közvetlen környezetében, a tómedence keleti területén, Balatonakaratytya és Balatonkenese határán helyezkedik el. Ezen a területen a lejtő stabilitásának a vasúti közlekedés miatt kiemelt jelentősége van, mivel a lejtőbe egy vasútvonal van bevágva. Emellett a lejtő alján és tetején lévő üdülőterületet potenciális földcsuszamlások veszélyeztetik.
A vizsgált terület geometriai adatai összefoglalva: körülbelül 90 méter magas és 340 méter széles. A vizsgált keresztmetszeteket öt magfúrás (a legmélyebb 80 m hosszú) és CPTu vizsgálatok, továbbá egy szelvényben geofizikai mérés (60 m hosszú) adatait használtuk fel. A kibővített mérnökgeológiai modell felépítésében, mely 400 m x 800 m területet fed le, további archív magfúrások is figyelembe lettek véve. A modellezett szakasz (1. ábra) hozzávetőleges helyzete és a lejtő morfológiai részei szaggatott vonallal, a felszín alatti vizek pontvonallal, míg a vasúti pálya folyamatos vonallal vannak jelölve az ábrán. A helyszín geomorfológiai fejlődése egyedülálló, mivel a tópart több csúszási fázis következtében hátrahúzódótt. Ennek ellenére a területet évszázadokkal ezelőtt beépítették, és a káresemények ellenére még mindig felkapott üdülőövezetnek számít, folyamatosan fejlődik. Az egyik jól dokumentált rézsűcsúszás 1914-ben történt, amikor a vasútvonal egy gőzmozdonnyal és vonattal a tóba csúszott. A közelmúltbeli mozgások is jelzik a magaspart stabil-labil helyzetét. A hidrogeológia egyedülálló, mivel a vizsgált magasparttól kelet, délkelet irányban egy lefolyástalan terület alakult ki, melyre lehulló csapadékvizek a magaspart irányába ürülnek a talajrétegeken keresztül, azaz talajvizet táplálnak; emellett a talajvíz alsó horizontjainak és a tó vizének összetett kölcsönhatása is folyamatosan fennáll. A tó szintje az elmúlt 500 év feljegyzései szerint tízméteres amplitúdóval ingadozott a vízszintszabályozást megelőzően. A talajvízszint közvetett kapcsolatban áll a csapadékkal. Ezek a körülmények gátolt kifolyású vízrétegek jelenlétéhez vezetnek, amelyek csökkentik a lejtők stabilitását. Jelenleg monitoring rendszer működik: talajvízfigyelő kutakkal és inklinométer mérési pontokkal a rézsű állékonyságának nyomonkövetése céljából.
Vizsgálati terület, morfológia és a felszín alatti vizek helyzete (fotó: Pesztericz Diána)
Citation: Építés - Építészettudomány 51, 3-4; 10.1556/096.2023.00104
A magaspart uralkodó üledéke miocén agyagos üledék, amely finom homokrétegekkel és homoklencsékkel taglalt. Ebben a litosztratigráfiai egységben, amelyet Tihanyi Formációnak neveznek, iszapos betelepülések is előfordulnak. A fedőrétegek egyes területeken löszből állnak, de a vizsgált szelvényben már lepusztult a lösztakaró.
Talajmechanikai szempontból az altalaj az agyag, az iszap és az iszapos homokos talajok fajtáit foglalja magában. A történeti és újkori csúszások miatt már nem találhatók meg a párhuzamos rétegek vagy az egységes rétegződés.7 A Tihanyi Formációt képviselő rétegek a torkolatok előterében rakódtak le. Ezekben a paleo folyómedrekben, torkolatokban változó lerakódási környezetet figyelhetünk meg, a Pannon-tónak nevezett paleo tóba érkező folyókon keresztül szállított folyami üledékektől a sekély tengeri üledékekig. A paleo tó szintjének változásai mellett a környezeti változások és az éghajlati ciklikusság is hozzájárult e medrek nem egységes litológiájához és rétegrendjéhez. Ennek eredményeként 15–30 méteres vízszintváltozásokat mutattak ki, amelyek a tó progresszióját és regresszióját jelzik (ami a tó partvonalának ciklikus elmozdulását eredményezte). Ez az eseménysorozat egészen addig folytatódott, amíg a Pannon-tó mintegy nyolcmillió évvel ezelőtt dél felé nem mozdult, és a szuffúzió ritkábbá vált. A lerakódott üledékek különböző szemcseméretűek, de a finomhomok- és agyagrétegek dominálnak. A nyugodt üledékképződést rövid ideig tartó vízmozgásos események szakították meg, mm-es és cm-es méretű vékony finomhomok-lencséket ülepítve.8
Mérnökgeológiai szempontból ez az üledékképződés kedvezőtlen. Az agyagrétegek közötti homokrétegek vékony vízvezető rétegekként viselkednek és megkönnyítik a vízmozgást. Ez felszínmozgásokhoz vezet, különösen akkor, ha ezeket a homokrétegeket lösz borítja. A Pannon-medence üledékszerkezetének geológiáját és jellemzőit Sztanó9 és Koroknai10 részletesen ismerteti, melynek eredményei felhasználásra kerültek e tanulmány során.
A magleírások és a laboratóriumi vizsgálatokból kapott talajmechanikai paraméterek alapján egy „egyszerűsített” nyolcrétegű modellt hoztunk létre (2. ábra).
Mérnökgeológiai modell, talajrétegek
(homok – Sa, kőzetliszt – Si, agyag – Cl, homokos kőzetlisztes agyag – Sa–Si–Cl, adatokat ld. 1. táblázat)
Citation: Építés - Építészettudomány 51, 3-4; 10.1556/096.2023.00104
A korábbi talajvizsgálatok túlnyomó többsége a talaj osztályozására, nem pedig a szilárdságvizsgálatra összpontosított. Ennek eredményeként nem állt rendelkezésre elegendő laboratóriumi vizsgálati eredmény ahhoz, hogy a nyírószilárdsági paraméterekre eloszlásfüggvényt illeszszünk, de a modellezéshez szükséges főbb paraméterek a laborvizsgálatokból összeállíthatók (1. táblázat).
A modellben felhasznált talajfizikai paraméterek (Sa – homok, Cl – agyag, Si – kőzetliszt)
| γunsat [kN/m2] | γsat [kN/m2] | E [MPa] | n | c [kN/m2] | φ[°] | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Sa/1 1. homokréteg | 17 | 18 | 6 | 0,35 | 5–8 | 24 |
| Cl/1 1. agyagréteg | 19 | 20 | 10 | 0,3 | 50 | 22 |
| Cl/2 2. agyagréteg | 20 | 21 | 11 | 0,3 | 60 | 26 |
| Si iszapréteg | 18 | 19 | 8 | 0,4 | 25 | 18 |
| Sa/2 2. homokréteg | 17 | 18 | 10 | 0,35 | 1 | 20 |
| Sa–Si–Cl homokos-iszapos agyagréteg | 20 | 21 | 10 | 0,4 | 30 | 25 |
| Cl/3 3. agyagréteg | 21 | 22 | 16 | 0,3 | 80 | 34 |
3 A VIZSGÁLATI MÓDSZEREK
A lejtőstabilitási elemzést három különböző szoftverrel, három különböző számítási módszerrel végeztük el. Az első megközelítésben a Geo5 segítségével egy határegyensúlyi determinisztikus módszert alkalmaztunk. A második végeselemes determinisztikus számítási módszer a Plaxis segítségével készült. Végül a Rocscience Slide2 valószínűségi elemzéssel is átszámítottuk.
A határegyensúlyi módszerekben a gravitáció hatására lecsúszásra hajlamos talajtömeg egyensúlyi helyzete kerül kiszámításra.11 A módszer a tömeg mozgásának ellenálló erők, nyomatékok vagy feszültségek, továbbá az instabil mozgást okozó erők, nyomatékok és feszültségek összehasonlításán alapul. A Geo5 a lejtőstabilitást félköríves csúszólapok (Bishop-, Janbu- vagy Spencer-módszer) vagy poligonális csúszási felületek (Sarma-módszer) modellezésével számítja ki. A verifikációs elemzések klasszikus megközelítéseket alkalmaznak.12 A programban a stabilitáselemzés két módszerrel történik, a klasszikus, a biztonsági tényező szerinti és a határállapotok elméletét követő elemzéssel.13
A végeselemes módszerek alkalmazása a geotechnikai elemzésekben egyre gyakoribbá vált, mert számos előnyük van: a lejtők nagy pontosságú modellezése (összetett geometria, terhelési sorrendek, megerősítő anyag jelenléte, víz hatása, a talaj összetett viselkedésének törvényszerűségei) és a talajok deformációinak jobb szemléltetése.14 A Plaxis szoftvert széles körben használják geotechnikai problémák modellezésére, beleértve a lejtőstabilitási kérdéseket is.15 A Plaxis szoftverben a talaj szilárdsági paramétereinek csökkentésével végezhető lejtőstabilitási elemzés. Ezt a folyamatot φ-c (belső súrlódási szög – kohézió) redukciónak nevezik (Mohr–Coulomb-féle tönkremenetellel jellemzett anyagok esetében alkalmazható). A megközelítésben a szilárdsági paramétereket a számítások során csökkentik.16
A talaj szilárdsági paramétereit, a tan φ-t és a kohéziót, c-t, egymás után csökkentik, amíg a lejtő össze nem omlik. A teljes szorzó ΣMsf a bemeneti értékként megadott szilárdsági paraméterek és a csökkentett értékek hányadosa. ΣMsf a számítás kezdetén 1-re van állítva, mely biztosítja, hogy az összes anyagszilárdságot a nem csökkentett értékekre állítsa be. A talaj szilárdsági paraméterei így szisztematikusan csökkennek a 0,1-del egyenlő ΣMsf növekménnyel a tönkremenetelig. Az SF biztonsági tényezőt a rendelkezésre álló szilárdság és a tönkremeneteli szilárdság aránya adja. Ez megegyezik a ΣMsf értékével a tönkremenetelkor.17
A Rocsience Slide2 szoftverben valószínűségi elemzést végeztünk Latin–Hypercube mintavételi módszerrel és globális minimum elemzési típussal. A Slide2 programot széles körben használják valószínűségi regionális földcsuszamlásveszély értékelésére.18 A valószínűségi Latin– Hypercube-szimuláció a Monte-Carlo-szimulációhoz hasonló eredményeket ad, de kevesebb minta felhasználásával. A Slide2 minden egyes elemzési módszere (pl. Bishop- vagy Janbu-módszer) eltérő globális minimális csúszási felületet eredményezhet. A valószínűségi elemzést minden egyes, egy elemzési módszerből származó Globális Minimum csúszási felületen egymástól függetlenül végzik el. A megközelítés feltételezi, hogy a (determinisztikus) globális minimális csúszási felületre számított meghibásodás valószínűsége reprezentatív a meghibásodás valószínűségére. Általános mérnöki esetekben ez egy érvényes és ésszerű feltételezés. A számítás során használt véletlen változók a talajrétegek nyírószilárdsági paraméterei: kohézió és súrlódási szög. A geotechnikai számításokban használt paraméterek túlnyomó többsége normál vagy lognormális eloszlást követ.19 A normális eloszlást a geotechnikai mérnöki tevékenységben általában statisztikai elemzésre használják. Számos véletlen változó eloszlása megfelel ennek az eloszlásnak. Általában ezt használják a geotechnikai mérnöki valószínűségszámítási vizsgálatokhoz, kivéve bizonyos esetekben, amikor erős okok szólnak egy másik eloszlás megválasztása mellett.20 Ezek alapján a valószínűségszámításhoz a paraméterek normál eloszlását feltételeztük. Az 1. táblázatban szereplő értékeket vettük átlagértéknek. A minimális és maximális értékeket relatív értékként adtuk meg. A relatív minimum- és relatív maximumértékeknek legalább a szórás háromszorosával ajánlott megegyezniük annak érdekében, hogy teljes normális eloszlást határozzunk meg, amelynek az átlagérték körül szimmetrikusnak kell lennie.21
Midhárom szoftver számításai kompatibilisek az Eurocode7 szabvány előírásaival, tehát az eredményeket tervezés során is fel lehet használni. A GEO5 szoftverben a talajparaméterek oldalán vettük figyelembe a szabvány által előírt parciális tényezőket, ezért az elvárt kihasználtság már 100%. A Plaxis és Rocscience szoftverek esetében azonban parciális biztonsági tényezőt kapunk eredményül, aminek az Eurocode7 által előírt értéke 1,35.
4 AZ EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE
A Geo5 szoftverrel végzett számítások azt mutatták, hogy a kihasználtság a partél lokális csúszási felületei mentén 101–103%, míg a globális csúszási felületek mentén 97–104%. A számítások során alkalmazásra kerültek a parciális tényezők, így az elvárt minimum biztonsági tényező értéknek 1,35-nak kellene lenni. A számított biztonsági tényező értékek ennek nem felelnek meg, a lokális stabilitás alacsony, míg a globális stabilitás még éppen elfogadható. Ez alól kivétel a Fellenius / Petterson módszer, mely szerint a globális (geometriailag a teljes magaspart szelvényt érintő tönkremenetel) biztonsági tényező sem éri el a minimum szintet.
A Plaxis a korábban bemutatott számítási módszer szerint mindig a legvalószínűbb meghibásodást észleli. Ez azt jelenti, hogy a lejtő tetején helyi eróziókat azonosít, ami jó összhangban van a helyszíni megfigyelésekkel, azaz a helyszínen talált eróziós nyomokkal. Ebben az esetben a számított biztonsági tényező 1,18 volt. Ez az alacsony FoS az alacsony kohéziójú homokréteg jelenlétéhez kapcsolódik. Ez a réteg gyenge és könnyen kimerül benne a nyírószilárdság. A kohéziós érték növelésével tudtuk megvizsgálni a globális tönkremeneteli mechanizmust, amelynek biztonsági tényezője 1,29 érték. A csúszási felület geometriája a gyengébb talajrétegek helyzetétől függően összetett alakú. Mindkét esetben a biztonsági tényező érték 1,35 alá esik (Eurocode 7).
A Slide2 programmal folytatott számítás azt is megmutatta, hogy a globális minimum analízisből meghatározott elmozdulási sík egybeesik a lokális csúszási felülettel (3. ábra).
Globális minimum csúszási sík
Citation: Építés - Építészettudomány 51, 3-4; 10.1556/096.2023.00104
A kutatás során a Bishop-féle egyszerűsítés eredményeit mutatjuk be. Láthatjuk, hogy mind a determinisztikus, mind pedig a valószínűségi számítások alapján meghatározott biztonsági tényező 1,245. A determinisztikus biztonsági tényező, FS (determinisztikus), a globális minimum csúszási felületre az általános (nem valószínűségi alapú) lejtőstabilitási elemzésből számított biztonsági tényező. A „mean” biztonsági tényező a valószínűségi elemzésből kapott átlagos biztonsági tényező. Általában a „mean” biztonsági tényezőnek közel kell lennie a determinisztikus biztonsági tényező, FS (determinisztikus) értékéhez. Megfelelően nagy számú minta esetén a két értéknek közel azonosnak kell lennie. Az egyenlőséget sikerült elérni, tehát a minták száma elegendő volt.
A Bishop-módszer alapján meghatározott, 1,4-nél kisebb biztonsági tényezővel rendelkező csúszási felület a 4. ábrán látható. Itt megjegyezzük, hogy Janbu-egyszerűsítés alapján a legalacsonyabb biztonsági tényezővel rendelkező globális csúszási felület biztonsága is csak 1,27 volt. Tehát a Slide2 programmal számított biztonsági tényező értékek nem érik el az Eurocode7 szerint elvárt 1,35-os értékeket sem a lokális, sem a globális stabilitás esetében.
Bishop-analízis során felvett modell
(színek: piros – agyag; zöld – iszap; sárga – homok; kék – talajvíz) (FoSmax = 1,4)
Citation: Építés - Építészettudomány 51, 3-4; 10.1556/096.2023.00104
A három szoftver számításai alapján a csúszási felületek alakja és helyzete hasonló.
Megvizsgáltuk, hogy a véletlen változók hogyan befolyásolják a biztonsági tényező értékét. A véletlen változók korrelációs együtthatóját a 2. táblázat foglalja össze. A modell a felső homokrétegek paramétereire a legérzékenyebb. E talajparaméterek (amelyek a modellgeometriában két réteghez vannak rendelve) 88%-os (kohézió) és 45%-os (súrlódási szög) korrelációja mellett a többi rétegparaméter 6% alatti hatása alacsony. A tönkremeneteli módok és a tönkremeneteli kritériumok statisztikai elemzései is azt mutatják, hogy az alkalmazott szoftverek eredményei jó összhangban vannak, az érzékenységi elemzés pedig a tönkremenetel modellparaméterektől való függését azonosította.
Valószínűségi változók korrelációs együtthatója (a rétegek elhelyezkedését a 2. ábra mutatja)
| Talajrétegek / A valószínűségi változók korrelációs együtthatója | Sa/1 1. homokréteg | Cl/1 1. agyag- réteg | Cl/2 2. agyag- réteg | Si iszap- réteg | Sa/2 2. homok- réteg | Sa–Si–Cl homokos- iszapos agyag- réteg | Cl/3 3. agyag- réteg | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bishop- módszer | kohézió | 0,88 | 0,03 | 0,04 | 0,03 | 0,03 | 0,04 | 0,02 |
| belső súrlódási szög | 0,44 | 0,03 | 0,04 | 0,02 | 0,03 | 0,06 | 0,02 | |
Az RI (Reliability Index – megbízhatósági index) és a PF (Probability of Failure – tönkremeneteli valószínűség) értékek a 3. ábrán láthatók. A lejtő biztonsága érdekében a megbízhatósági index értéke minimum 3 kell legyen. A megbízhatósági index kiszámításakor (4. ábra) a legjobb illeszkedést a normál eloszlás adja, melyhez tartozó megbízhatósági index értéke 2,84. Így a vizsgált lejtő a valószínűségszámítás alapján nem tekinthető biztonságosnak.
A tönkremeneteli valószínűség az FS<1 eredményt adott elemzések számának és az összes elemzés számának hányadosa, ami a vizsgált magaspart szakasz esetében 4,28%. Tehát az 1000 elemzésből körülbelül 43 esetben volt labilis (FS <1,0) a lejtő.
A három szoftver, a Plaxis, a Geo5 és a Slide2 azt mutatta, hogy a lejtő tetején valószínűbb a lokális tönkremenetel. A globális csúszási felületre számított biztonsági tényező szintén 1,35 alatt van, így az Eurocode7 szerint nem tekinthető biztonságosnak. A fő eredmények megegyeznek, de a csúszási felületek és a biztonsági tényezők között vannak kisebb eltérések.
A három számítási programmal kapott eredmények összegzése alapján megállapítható:
A Plaxis szoftver segítségével egy lokális tönkremeneteli mechanizmust 1,18-os biztonsági tényezővel és egy globálisat 1,29-os értékkel detektáltunk. A véges elemek miatt e csúszások geometriája nagyon összetett. Kutatásunk alapján ez a modell áll legközelebb a valósághoz, mivel követi a talajrétegek geometriáját. Ebben a modellben a gyenge talajlencsék helyzete és viselkedése is jól meghatározható. A Geo5-ben kör és poligonális csúszásfelületeket kaptunk, és a felhasználó kézi optimalizálással akár ezek geometriáját is szerkesztheti.
A Geo5 további előnye, hogy a program egy adott csúszási felületre több klasszikus számítást is elvégez. Következésképpen a kapott eredmény nem egyetlen érték, hanem a kihasználtságtartomány a választott csúszási felületre.
A Slide2 valószínűségi alapú számítása a talajparaméterek szempontjából a legérzékenyebb. Ezeket a paramétereket statisztikai alapon adjuk meg; ezért a talajfizikai paraméterek szórását is figyelembe vesszük, ami az előző két szoftverrel szemben komoly előnyt jelent. Ennek eredményeképpen sokkal több variáció létezik a csúszási felület geometriájára vonatkozóan, ami újabb tönkremeneteli módokat tárhat fel, amelyeket az előző két szoftver nem észlelt. A valószínűségi számítás minden egyes számított paraméterváltozathoz megrajzolja a csúszási felületet és megadja a biztonsági tényezőt. Az 5. ábrán ezek közül csak néhány jellemzőt emeltünk ki.
A három számítás eredményeképpen kapott rézsűállékonyság biztonsági tényező összesítése
Citation: Építés - Építészettudomány 51, 3-4; 10.1556/096.2023.00104
Eredményeink jó összhangban vannak Arunnak és munkatársainak22 az eredményeivel. A lejtő stabilitásvizsgálatainak összehasonlítását is elvégeztük, ami alapján kimondható, hogy a Plaxis 2D eredményei a véges elemeknek köszönhetően valószerűbb tönkremeneteli geometriát adnak, mint a klasszikus módszereket alkalmazó Geo5 szoftver.
A Slide2 korábbi alkalmazása is bizonyította, hogy a valószínűségi regionális földcsuszamlásveszély-értékeléshez ez a szoftver mennyire praktikus eszköz.23 Ez a tanulmány összhangban van Hadjigeorgiou24 vizsgálatával is.
Az idézett tanulmányban a Bishop-féle egyszerűsített határegyenlet-módszert alkalmazták egy délnyugat-ciprusi útpadka meghibásodásának értékelésére, különböző lejtőtörési forgatókönyveket bemutatva. A jelenlegi tanulmány is azt sugallja, hogy az Islam25 által publikált eredményekhez hasonlóan a SLIDE2 a legátfogóbb lejtőstabilitás-elemző szoftver, amely a Limit Equilibrium Methodot alkalmazza.
Ezen eredmények fényében a lejtő instabil. A lejtő állékonyságának folyamatos nyomonkövetése érdekében geotechnikai monitoring eszközök telepítése és mérése nélkülözhetetlen. A rézsű folyamatos elmozdulásának detektálása érdekében inklinométer telepítése szükséges.
Az inklinométer eszköz lehetővé teszi a talajtömegben kialakuló mozgások folyamatos követését. A nemzetközi szakirodalom alapján kimondható, hogy a geotechnikai monitoring rendszer elemei, értve ez alatt az inklinométerek, extenzométer, piezométer eszközöket, időben hamarabb tudják mutatni az esetleges elmozdulásokat, a mozgások tendenciáját (6. ábra). Azaz előre jelezni képesek egy lehetséges nagyobb elmozdulást, ezzel jelentősen csökkentve a kockázatokat. A lejtő nem megfelelő állékonyságából fakadó kockázatok csökkentésének legmegbízhatóbb eszköze a valós idejű geotechnikai monitoring rendszer.
Inklinométer alkalmazása rézsűállékonyság nyomonkövetése során (Soil Instruments Ltd. nyomán)
Citation: Építés - Építészettudomány 51, 3-4; 10.1556/096.2023.00104
5 ÖSSZEFOGLALÁS
A számítógépes modellezési eredményeink azt mutatják, hogy a magasparti lejtők lejtőstabilitásának elemzésére mindhárom szoftver, a Plaxis, a Geo5 és a Slide2 is alkalmas, de eltérő eredményeket ad. A vizsgálat során bemutatott modellszámítások kisebb különbségeket mutattak az eredményekben. A modellekben azonos talajrétegződést, geometriát és talajfizikai paramétereket használva eltérő geometriájú tönkremeneteli felületeket kaptunk. A lokális tönkremenetel biztonsági tényezője a Plaxis szoftverrel számítva 1,18, míg a Slide használatával a kapott értékek 1,16 és 1,36 között voltak. A Geo5-tel végzett modellezés segítségével 101–104%-os lejtőkihasználtságot lehetett kiszámítani.
A globális tönkremenetel biztonsági tényezője a Plaxisban 1,29, míg a Slide szerint a számított minimális SF értéke 1,27. Eközben a Geo5 szoftver 97–104%-os kihasználtságot rendelt a lejtőhöz. A megbízhatósági index 3 alatt van, ami azt jelenti, hogy a lejtő nem stabil, nem biztonságos. A lejtő tönkremenetelének a valószínűsége 4,28%.
A tanulmányunkban bemutatott modellek a lejtő egyszerűsített stabilitásával foglalkoznak. A lejtő pontos állapotának vizsgálatához elengedhetetlen a monitoring rendszer alkalmazása, a lejtő folyamatos elmozdulásának rögzítése és egy mozgásra és csúszásveszélyre figyelmeztető rendszer kialakítása.
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS
A cikk a Kulturális és Innovációs Minisztérium ÚNKP-22-3-II-BME-58 kódszámú Új Nemzeti Kiválóság Programjának a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alapjának támogatásával készült.
Utili–Crosta 2015.
Matthews–Farook–Helm 2014; Cami et al. 2018; Oberhollenzer–Tschuchnigg–Schweiger 2018.
Jaboyedoff et al. 2012; Menegoni–Giordan–Perotti 2020.
Duncan–Wright 2005; Utili–Crosta 2015.
Görög–Török 2007.
Matthews–Farook–Helm 2014; Salunkhe et al. 2017.
Fawaz–Farah–Hagechehade 2015.
Hadjigeorgiou–Kyriakou–Papanastasiou 2006.
Bond–Harris 2008.
Kádár–Nagy 2017.
www.rocscience.com/help/slide2/slide_model/project_settings/Probabilistic_Analysis.htm (Utolsó megtekintés: 2023. 06. 01.); Uzielli et al. 2006.
Hadjigeorgiou–Kyriakou–Papanastasiou 2006.
IRODALOMJEGYZÉK
Abbas, J. M.: 2D-FEM FOR ASSESSMENT OF SLOPE STABILITY. Diyala Journal of Engineering Sciences 8 (2015) 2. 48–84, DOI:
Acciaro, M. D.: Probabilistic regional landslide hazard assessment for the Enguri dam (Jivari, Georgia). Open Access Master’s Thesis, Michigan Technological University, 2018.
Arun, K. U.–Jisna, P.–Simon, R.–Mathews, O. A.–Anju, E. M.: A Comparison Study on Stability of Kuranchery Slopes Using GEO5 and PLAXIS 2D Software. International Journal of Research in Engineering, Science and Management 3 (2020) 3. 4.
Bar, N.–Kostadinovski, M.–Tucker, M.–Byng, G.–Rachmatullah, R.–Maldonado, A.–Pötsch, M.–Gaich, A.–McQuillan, A.–Yacoub, T.: Rapid and robust slope failure appraisal using aerial photogrammetry and 3D slope stability models. International Journal of Mining Science and Technology 30 (2020) 651–658.
Bond, A. – Harris, A.: Decoding Eurocode 7. Taylor & Francis, London 2008.
Cami, B.–Javankhoshdel, S.–Bathurst, R. J.–Yacoub, T.: Influence of mesh size, number of slices, and number of simulations in probabilistic analysis of slopes considering 2D spatial variability of soil properties. IFCEE 2018, Advances in Geomaterial Modeling and Site Characterization, GSP 295 (2018) DOI:
Chang, Y-L.–Huang, T-K.: Slope stability analysis using strength reduction technique. Journal of the Chinese (Institute of Engineers) 28 (2005). .
Duncan, J. M. – Wright, S. G.: Mechanics of Limit Equilibrium Procedures. Soil Strength and Slope Stability. John Wiley & Sons, Inc, New Jersey 2005
Eberhardt, E.: Rock Slope Stability Analysis – Utilization of Advanced Numerical Techniques. University of British Columbia, Canada, Short Course note, 2003.
Fawaz, A.–Farah, E.–Hagechehade, F.: Slope stability analysis using numerical modelling. American Journal of Civil Engineering 2 (2014) 3. 60–67.
Giordan, D.–Adams, M.–Aicardi, I.–Alicandro, M.–Allasia, P.–Baldo, M.–De Berardinis, P.–Dominici, D.–Godone, D.–Hobbs, P.–et al.: The use of unmanned aerial vehicles (UAVs) for engineering geology applications. Bulletin of Engineering Geology and the Environment 79 (2020) 8–10. 3437–3481.
Görög, P.–Török, Á.: Slope stability assessment of weathered clay by using field data and computer modelling. A case study from Budapest. Natural Hazards and Earth System Science 7 (2007) 3. 417–422.
Hadjigeorgiou, J. – Kyriakou, E. – Papanastasiou, P.: A road embankment failure near Pentalia in Southwest Cyprus. In: The South African Institute of Mining and Metallurgy, International Symposium on Stability of Rock Slopes in Open Pit Mining and Civil Engineering. 2006.
Islam, S.–Hussian, A.–Khan, Y. A.–Chowdhury, M. A. I.–Haque, B.: Slope Stability Problem in the Chittagong City, Bangladesh. Journal of Geotechnical Engineering 1 (2014) 3. 13–25.
Jaboyedoff, M.–Oppikofer, T.–Abellán, A.–Derron, M. H.–Loye, A.–Metzger, R.–Pedrazzini, A.: Use of LIDAR in landslide investigations. A review. Natural Hazards (2012) 61. 5–28.
Jacob, A.–Thomas, A. A.–Aparna, G. A. G.–Arshiq, M. P.: Slope stability analysis using Plaxis 2D. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET) 5 (2018) 4. 3666–3668.
Kaushal, J.–Vinod, S.: Stability analysis of slope using diverse parameters, techniques and softwares: A review. Journal of Emerging Technologies and Innovative Researce 6/6 (2019) 1–4. doi:.
Kádár, I.–Nagy, L.: Comparison of Different Standards Based on Computing the Probability of Failure of Flood Protection Dikes. Periodica Polytechnica Civil Engineering 61 (2017) 1. 146–153.
Kézdi Á.: A Balaton északkeleti peremén bekövetkező mozgások vizsgálata. Hidrológiai Közlöny 32 (1952) 11–12. 403–408.
Koroknai, B. – Wórum, G. – Tóth, T. – Koroknai, Zs. – Fekete-Németh, V. – Kovács, G.: Geological deformations in the Pannonian Basin during the neotectonic phase: New insights from the latest regional mapping in Hungary. Earth-Science Reviews 211 (2020) 103411.
Li, S. – Cami, B. – Javankhoshdel, S. – Corkum, B. – Yacoub, T.: Considering Multiple Failure Modes in Limit Equilibrium Slope Stability Analysis. Two Methods. In: GeoVirtual2020 Congress. Calgary 2020.
Matthews, C.–Farook, Z.–Helm, P.: Slope stability analysis–limit equilibrium or the finite element method. Ground Engineering 48 (2014) 5. 22–28.
Menegoni, N.–Giordan, D.–Perotti, C.: Reliability and Uncertainties of the Analysis of an Unstable Rock Slope Performed on RPAS Digital Outcrop Models. The Case of the Gallivaggio Landslide (Western Alps, Italy). Remote Sensing 12 (2020) 10. 1635.
Oberhollenzer, S.–Tschuchnigg, F.–Schweiger, H. F.: Finite element analyses of slope stability problems using non-associated plasticity. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 10 (2018) 6. 1091–1101.
Salunkhe, D. P.–Chvan, G.–Bartakke, R. P.–Kothavale, P. R.: An Overview on Methods for Slope Stability Analysis. International Journal of Engineering Research & Technology 6 (2017) 3. 528–535.
Sharma, R. K.–Kumar, V.–Sharma, N.–Rathore, A.: Slope Stability Analysis Using Software GEO5 and C Programming. In: International Conference on Chemical, Ecology and Environmental Sciences (ICEES’2012). Bangkok 2012.
Sztanó, O. – Magyar, I. – Müller, P. – Katona, L. – Babinszki, E. – Magyari, Á.: Sedimentary cycles near the coast of Lake Pannon, Late Miocene, Hungary. In: 12th RCMNS Congress: Patterns and processes in the Neogene of the Mediterranean region. Universität Wien, Wien 2005. 227–230.
Sztanó, O.–Magyar, I.–Szónoky, M.–Lantos, M.–Müller, P.–Lenkey, L.–Katona, L.–Csillag, G.: Tihany Formation in the surroundings of Lake Balaton. Type locality, depositional settings and stratigraphy. Földtani Közlöny 143 (2013) 1. 445–468.
Sun, C.–Chai, J.–Xu, Z.–Qin, Y.: 3D Stability Charts for Convex and Concave Slopes in Plan View with Homogeneous Soil Based on the Strength-Reduction Method. International Journal of Geomechanics 17/5 (2017)
Utili, S. – Crosta, G. B.: Analysis Tools for Mass Movement Assessment. In: Shroder. J. F. – Davies, T. (eds): Landslide Hazards, Risks and Disasters. Elsevier, Amsterdam 2015. 441–465.
Uzielli, M.–Lacasse, S.–Nadim, F.–Phoon, K-K.: Soil variability analysis for geotechnical practice. In: Proceedings of the 2nd International Workshop on Characterisation and Engineering Properties of Natural Soils. Singapore 2006. DOI:
www.rocscience.com/help/slide2/slide_model/project_settings/Probabilistic_Analysis.htm (Utolsó megtekintés: 2023. 06. 01.)
