Науковий вісник НГУ

Аналіз стійкості ґрунтових схилів на основі модифікованого критерію міцності

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №4 2025

Останнє оновлення: 26 серпня 2025

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 2230

Authors:

О. О. Сдвижкова*, orcid.org/0000-0001-6322-7526, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С. О. Олішевська, orcid.org/0000-0003-0821-1091, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. М. Шашенко, orcid.org/0000-0002-7012-6157, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Б. В. Моркляник, orcid.org/0009-0000-6564-6804, Воєнна академія імені Євгенія Березняка, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, (4): 090 - 097

https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-4/090

Abstract:

Мета. Аналіз стійкості ґрунтових схилів на основі запропонованого модифікованого критерію міцності, чисельного моделювання й лабораторних випробувань ґрунтів. Основна увага приділяється визначенню впливу фізико-механічних властивостей ґрунтів на нестабільність схилів. Дослідження спрямоване на вдосконалення методів прогнозування зсувних процесів, а також розробку підходів до інтеграції лабораторних даних у чисельні моделі для підвищення їхньої точності.

Методика. У роботі використано комплекс методів досліджень: лабораторні випробування зразків суглинистих і супіщаних ґрунтів для встановлення їх механічних характеристик; аналітичне виведення критерію міцності ґрунтів; скінчено-елементне моделювання напружено-деформованого стану ґрунтового схилу; кореляційний аналіз факторів, що впливають на стійкість ґрунтового укосу.

Результати. Отримані характеристики механічних властивостей суглинистих і супіщаних ґрунтів. Запропонована модифікація критерію Кулона-Мора, що дозволяє врахувати зміну міцнісних характеристик ґрунту (зчеплення й кута внутрішнього тертя) залежно від напруженого стану ґрунтового масиву. Багатофакторний скінчено-елементний аналіз стійкості ґрунтового схилу на основі запропонованого критерію у програмному комплексі Phase2 дозволив побудувати залежності коефіцієнту запасу міцності від міцнісних і геометричних параметрів схилу.

Наукова новизна. Запропоновано новий підхід до оцінки міцнісних характеристик суглинистих і супіщаних ґрунтів, який є компромісним між лінійним критерієм Кулона-Мора й нелінійним критерієм О. Шашенко, що дозволяє враховувати початковий напружений стан ґрунтового об’єкту ‒ природнього або техногенного схилу. Визначено вплив варіації кута внутрішнього тертя і зчеплення на стійкість схилів за допомогою чисельного моделювання, що дає змогу підвищити точність прогнозування деформаційних процесів у ґрунтовому масиві.

Практична значимість. Використання запропонованого підходу дозволяє підвищити точність прогнозування механічної поведінки ґрунтових масивів, що сприяє зниженню ризиків виникнення зсувів і деформацій інженерних споруд. Чисельне моделювання в середовищі Phase2 може бути впроваджене у практику проєктування для оптимізації конструкцій фундаментів і зміцнення ґрунтових основ. Отримані результати можуть бути використані для оцінки безпеки інженерних споруд, зведених на потенційно нестабільних ділянках, а також для оптимізації проєктних рішень у будівництві.

Ключові слова: стійкість схилу, критерій міцності, суглинистий ґрунт, супіщаний ґрунт, чисельне моделювання

References.

1. Tordesillas, A., Kahagalage, S., Campbell, L., Bellett, P., Intrieri, E., & Batterham, R. (2021). Spatiotemporal slope stability analytics for failure estimation (SSSAFE): Linking radar data to the fundamental dynamics of granular failure. Scientific Reports, 11(1), Article 9050. https://doi.org/10.1038/s41598-021-88836-x

2. Loche, M., & Scaringi, G. (2023). Temperature and shear-rate effects in two pure clays: Possible implications for clay landslides. Results in Engineering, 20, 101647. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.101647

3. Xiao, T., Li, D.-Q., Cao, Z.-J., Au, S.-K., & Phoon, K.-K. (2016). Three-dimensional slope reliability and risk assessment using auxiliary random finite element method. Computers and Geotechnics, 79, 146-158. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2016.05.024

4. Wang, J.-H., Xu, W.-J., & Liu, X.-X. (2024). A slope stability analysis method considering the rainfall hydrology process. Engineering Geology, 107775. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2024.107775

5. Liu, S. Y., Shao, L. T., & Li, H. J. (2015). Slope stability analysis using the limit equilibrium method and two finite element methods. Computers and Geotechnics, 63, 291-298. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2014.10.008

6. Kafle, L., Xu, W.-J., Zeng, S.-Y., & Nagel, T. (2022). A numerical investigation of slope stability influenced by the combined effects of reservoir water level fluctuations and precipitation: A case study of the Bianjiazhai landslide in China. Engineering Geology, 297, 106508. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2021.106508

7. Shapoval, V., Shashenko, O., Hapieiev, S., Khalymendyk, O., & Andrieiev, V. (2020). Stability assessment of the slopes and side-hills with account of the excess pressure in the pore liquid. Mining of Mineral Deposits, 14(1), 91-99. https://doi.org/10.33271/mining14.01.091

8. Tiutkin, O. L., Dubinchyk, O. I., & Kildieiev, V. R. (2023). Critical review of the methods of calculating the stability of slopes. Bridges and tunnels: Theory, Research, Practice, (23), 79-87. https://doi.org/10.15802/bttrp2023/281155

9. Masi, E. B., Segoni, S., & Tofani, V. (2021). Root reinforcement in slope stability models: A review. Geosciences, 11(5), 212. https://doi.org/10.3390/geosciences11050212

10.      Li, X., Ye, S., Qiu, M., Ye, W., & Li, J. (2025). Stability analysis of horizontal layered multi-stage fill slope based on limit equilibrium metod. Buildings, 15(7),1105. https://doi.org/10.3390/buildings15071105

11.      Sedina, S., Altayeva, A., Shamganova, L., & Abdykarimova, G. (2022). Rock mass management to ensure safe deposit development based on comprehensive research within the framework of the geomechanical model development. Mining of Mineral Deposits, 16(2), 103-109. https://doi.org/10.33271/mining16.02.103

12.      Wang, H., Yuan, G., Huang, Z., Dong, J., & Wei, Y. (2024). Study on deformation and failure characteristics of oblique-cut locked rock slope under rainfall conditions. Scientific Reports, 14(1). https://doi.org/10.1038/s41598-024-64329-5

13.      Melentijević, S., Berisavljević, Z., Berisavljević, D., & Marañón, C. O. (2024). Rock slope stability analysis under Hoek–Brown failure criterion with different flow rules. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 83(5). https://doi.org/10.1007/s10064-024-03667-0

14.      Rotaru, A., Bejan, F., & Almohamad, D. (2022). Sustainable Slope Stability Analysis: A Critical Study on Methods. Sustainability, 14(14), 8847. https://doi.org/10.3390/su14148847

15.      Zhang, Q., Luo, Z., Chen, Y., & Wang, Z. (2023). Physical Model Experiments on Failure Mechanism on Slopes of Weathered Basalt Soils during Heavy Rainfall Events. Materials, 16(2), 832. https://doi.org/10.3390/ma16020832

16.      Sdvyzhkova, O., Moldabayev, S., Bascetin, A., Babets, D., Kuldeyev, E., Sultanbekova, Z., Amankulov, M., & Issakov, B. (2022). Probabilistic assessment of slope stability at ore mining with steep layers in deep open pits. Mining of Mineral Deposits, 16(4), 11-18. https://doi.org/10.33271/mining16.04.011

17.      Shiferaw, H. M. (2021). Study on the influence of slope height and angle on the factor of safety and shape of failure of slopes based on strength reduction method of analysis. Beni-Suef University Journal of  Basic and Applied Sciences, 10, 31.  https://doi.org/10.1186/s43088-021-00115-w

18.      Ren, M. (2025). Experimental study on deformation of sandy soil around bucket foundation under horizontal load. Scientific Reports, 15, Article 12803. https://doi.org/10.1038/s41598-025-98097-7

19.      Tian, D., & Zheng, H. (2023). The Generalized Mohr-Coulomb Failure Criterion. Applied Sciences, 13(9), 5405. https://doi.org/10.3390/app13095405

20.      British Standards Institution (2014). BS EN ISO 17892 – Geotechnical investigation and testing: Laboratory testing of soil. https://doi.org/10.3403/BSENISO17892

21.      Shashenko, O., Kovrov, O., & Rakishev, B. (2016). Failure criteria for structurally heterogeneous materials. Mining of Mineral Deposits, 10(3), 84-89.

22.      Sdvyzhkova, O., Moldabayev, S., Babets, D., Nurmanova, A., & Prykhodko, V. (2024). Numerical modelling of the pit wall stability while optimizing its boundaries to ensure the ore mining completeness. Mining of Mineral Deposits, 18(2), 1-10. https://doi.org/10.33271/mining18.02.001

• < Попередня
• Наступна >