A Comparison of Finite Element Slope Stability Analysis with Conventional Limit-equilibrium Investigation

In the assessment of slopes, factor of safety values still remain the primary indexes for determining how close or far slopes are from failure. Traditional limit-equilibrium techniques are the most commonly-used analysis methods. Recently, however, the significant computing and memory resources typically available to the geotechnical engineer, combined with low costs, have made the Finite Element Method (FEM) a powerful, viable alternative. The Shear Strength Reduction (SSR) technique enables the FEM to calculate factors of safety for slopes. The method enjoys several advantages including the ability to predict stresses and deformations of support elements, such as piles, anchors and geotextiles, at failure. Despite the SSR finite element technique’s many benefits, it has not received widespread adoption among geotechnical engineers for routine slope stability analysis. This could be probably due to the very limited experience engineers have had with the tool for slope stability analysis, and limited published information on the quality/accuracy of its results. To help change this situation this paper will compare the method’s performance to those of the most widely used limitequilibrium methods on a broad range of slope cases. The SSR’s performance will be tested on about 30 slope examples, which have been reported in literature and have been used by software developers to verify the results of traditional slope stability programs. RÉSUMÉ Dans l'évaluation des risques d’instabilité des pentes, on utilise encore aujourd’hui des indexes empiriques de sûreté pour déterminer la criticité et la rupture. Les techniques traditionnelles, fondées sur la notion de limite d’équilibre, sont les méthodes d'analyse les plus généralement utilisées pour ce faire. Cependant, les pouvoirs de calcul numériques en général disponibles à l'ingénieur géotechnique, combiné avec de bas coûts, ont récemment permis aux méthodes fondées sur les calculs d’éléments finis (FEM) de devenir une alternative puissante et viable. La technique de la réduction de résistance au cisaillement (SSR) permet au FEM de calculer des facteurs de sûreté pour une pente. La méthode comporte plusieurs avantages, comme par exemple la capacité de prévoir les contraintes et les déformations des éléments de soutien, tels que les piliers, les ancres ou autre géotextiles au moment de la rupture. En dépit des nombreux avantages des calculs fondés sur les éléments finis et de la technique SSR, cette dernière n’a été adopté que par très peu d’ingénieurs géotechniques dans le cas de l’évaluation de la stabilité des pentes. Ceci peut probablement être mis sur le compte d’une expérience très limitée des ingénieurs avec les méthodes numériques d'analyse de stabilité de pente, et le peu d'information publiée sur la qualité ou l’exactitude de leurs résultats. C’est dans le but de remédier à cette situation que cet article compare la méthode SSR à celles de limite-équilibre les plus largement répandues. Cette comparaison porte sur une large gamme de pente et les résultats de la méthode SSR sont examinés sur environ 30 exemples différents de pente, rapportées dans la littérature. Ces exemples ont permis aux informaticiens programmateurs de vérifier les résultats des programmes de stabilité de pente traditionnels.