The 2001 R.M. Hardy Lecture: The limits of limit equilibrium analyses

摘要

Limit equilibrium types of analysis have been in use in geotechnical engineering for a long time and are now used routinely in geotechnical engineering practice. Modern graphical software tools have made it possible to gain a much better understanding of the inner numerical details of the method. A closer look at the details reveals that the limit equilibrium method of slices has some serious limitations. The fundamental shortcoming of limit equilibrium methods, which only satisfy equations of statics, is that they do not consider strain and displacement compatibility. This limitation can be overcome by using finite element computed stresses inside a conventional limit equilibrium framework. From the finite element stresses both the total shear resistance and the total mobilized shear stress on a slip surface can be computed and used to determine the factor of safety. Software tools that make this feasible and practical are now available, and they hold great promise for advancing the technology of analyzing the stability of earth structures.Key words: limit equilibrium, stability, factor of safety, finite element, ground stresses, slip surface.Les analyses du type équilibre limite ont été utilisées depuis longtemps en géotechnique et sont maintenant utilisées de façon routinière dans la pratique de l'ingénierie géotechnique. Les outils informatiques graphiques modernes ont permis d'obtenir une bien meilleure compréhension des détails numériques internes de la méthode. Un examen plus poussé des détails révèle que la méthode d'équilibre limite des tranches comporte de sérieuses limitations. Le défaut fondamental des méthodes d'équilibre limite, qui ne satisfont que les équations de la statique, est qu'elles ne prennent pas en compte la compatibilité entre la déformation et le déplacement. Cette limitation peut être surmontée en utilisant des contraintes calculées par éléments finis à l'intérieur du cadre conventionnel d'équilibre limite. En partant des contraintes d'éléments finis, on peut calculer le long de la surface de glissement la résistance totale au cisaillement de même que la contrainte totale de cisaillement mobilisée et les utiliser pour déterminer le coefficient de sécurité. Les outils informatiques qui rendent faisables et pratiques ces analyses sont maintenant disponibles et offrent de grandes possibilités pour faire avancer la technologie d'analyse de la stabilité des structures en terre.Mots clés : équilibre limite, stabilité, coefficient de sécurité, éléments finis, contraintes du terrain, surface de glissement.[Traduit par la Rédaction]