The influence of water runoff pressure on the stability of natural and engineering slopes

openaccess, Vol. 624 (8) 2024 / poniedziałek, 2 września, 2024

Wpływ ciśnienia spływowego wody na stateczność skarp i zboczy

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2024.08.06

citation/cytuj: Łupieżowiec M. The influence of water runoff pressure on the stability of natural and engineering slopes. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 33-45. DOI: 10.15199/33.2024.08.06

A very common reason for the loss of stability of slopes is water pressure resulting from weather conditions or changes in water filtration in the ground. The force resulting from these pressures is usually one of the main factors initiating the loss of stability. Stability is also influenced by changes in the water level in the slope after heavy rains. Stability taking into account the impact of water can be simulated using the finite element method using the c – φ reduction method.

Bardzo częstym powodem utraty stateczności skarp i zboczy jest ciśnienie wody pojawiające się wskutek warunków atmosferycznych lub zmiany filtracji wody w podłożu. Siła będąca skutkiem tego ciśnienia przeważnie stanowi jeden z głównych czynników inicjujących utratę stateczności, na którą ma wpływ również zmiana poziomu wody w zboczu po wystąpieniu ulewnych deszczy. Stateczność z uwzględnieniem oddziaływania wody można symulować metodą elementów skończonych, stosując metodę redukcji c – φ.
slope stability; ground water; seepage pressure; atmospheric factors.

stateczność skarp i zboczy; woda gruntowa; ciśnienie spływowe; czynniki atmosferyczne.
  1. Wiłun Z. Zarys geotechniki. Wyd. 10,WydawnictwoWKŁ,Warszawa, 2013.
  2. Norma PN-EN1997-1:2010 (Eurokod 7): Projektowanie geotechniczne – cz. 1: Zasady ogólne.
  3. Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie. Dz.U. z 14 maja 1999 r. nr 43, poz. 430.
  4. Instrukcja id-3: „Warunki techniczne utrzymania podtorza kolejowego”, PKP Polskie Linie Kolejowe S. A, Warszawa 2009.
  5. Łupieżowiec M. Analiza stateczności wysokich nasypów autostradowych wykonywanych na terenach zalewisk. Czasopismo Techniczne Politechniki Krakowskiej, Seria: Środowisko, Zeszyt 3-Ś/21, 2011, 123-136.
  6. Łupieżowiec M. FEM Model for analysing the interaction of a geomatrix with a subsoil, IOP Conference Series: Material Science and Engineering, 7th EuroGeo Conference, Warsaw, vol. 1260, 012033, 2022, DOI: 10.1088/1757-899X/1260/1/012033.
  7.  Bittelli M, Valentino R, Salvatorelli F, Rossi P. Monitoring soil-water and displacement conditions leading to landslide occurrence in partially saturated clays. Geomorphology. 2012; 173 – 174, 161 – 173.
  8.  Sarkar S, Chakraborty M. Stability analysis of homogeneous unsaturated soil slopes by using the variational method. Sādhanā. 2022, https://doi. org/10.1007/s12046-022-01974-4.
  9.  Bowles JE. Foundation analysis and design. 2nd ed., McGraw-Hill Book Company, New York, 1977.
  10. Giani GP. Rock slope stability analysis. Balkena, Rotterdam, 1992.
  11.  Janbu N. Slope stability computations. Wiley(John) andSons,NewYork,1973.
  12. Lambe TW,Whitman RV. Soil mechanic. JohnWiley & Sons, Inc., New York-London-Sydney-Toronto, 1969.
  13.  Boutrup E, Lovell CW. Searching techniques in slope stability analysis. Engineering Geology. 1989; 16 (1-2): 51 – 61.
  14. Salunkhe D, Chvan G, Bartakke R, Kothavale P. An overview on methods for slope stability analysis. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 2017; 6.03, 2278-0181.
  15.  Cała M, Flisiak J. Slope stability analysis with FLAC and limit equilibriummethods. FLAC and numericalmodeling in geomechanics. CRC Press. 2020; 111-114.
  16.  HungrO, Salgado FM, Byrne PM. Evaluation of s three-dimensionalmethod of slope stability analysis. Canadian Geotechnical Journal. 1989; 26 (4): 679-686.
  17. Dawson EM, Roth WH, Drescher A. Slope stability by strength reduction. Geotechnique. 1999; 49 (6), 835-840.
  18.  Seyed-Kolbadi SM, Sadoghi-Yazdi J, Hariri-Ardebili MA. An improved strength reduction-based slope stability analysis. Geosciences. 2019; 9.1: 55.
  19.  Sloan SW. Geotechnical stability analysis. Geotechnique. 2013; 63 (7): 531-571.
  20. Griffiths DV Lane PA. Slope stability analysis by finite elements. Geotechnique. 1999; 49, 387-403.
  21.  Zheng Y, Tang X, Zhao S, Deng C, Lei W. Strength reduction and step- -loading finite element approaches in geotechnical engineering. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2009; 1 (1), 21-30.
  22. Bagińska I, Izbicki RJ.Niejednorodność ośrodka gruntowegowkinematycznej analizie stateczności zboczy. Górnictwo i Geoinżynieria. 2008; 32 (2), 27-33.
  23.  MengQX, WangHL, XuWY, CaiM, Xu J, Zhang Q. Multiscale strength reductionmethod for heterogeneous slope using hierarchical FEM/DEMmodeling. Computers and Geotechnics. 2019; 115: 103164.
  24.  Ślusarek J, Łupieżowiec M. Analysis of the influence of soil moisture on the stability of a building based on a slope. Engineering Failure Analysis. 2020, DOI: 10.1016/j.engfailanal.2020.104534.
  25.  Yeh HF, Yi-Jin T. Analyzing the effect of soil hydraulic conductivity anisotropy on slope stability using a coupled hydromechanical framework. Water. 2018; 10.7: 905.
  26.  Cała M, Betlej M. Trójwymiarowa analiza stateczności zbocza w skomplikowanych warunkach geologicznych. Górnictwo i Geoinżynieria. 2010; 34 (2), 141-148.
  27. Cała M, Kowalski M, Stopkowicz A. The three-dimensional (3D) numerical stability analysis of Hyttemalmen open-pit. Archives of mining science. 2014; 59 (3), 609-620.
  28. Chakraborty A, Goswami A. State of the art: Three dimensional (3D) slope- stability analysis. International Journal of Geotechnical Engineering. 2016; 10.5, 493 – 498.
  29. Cho SE. Effects of spatial variability of soil properties on slope stability. Engineering Geology. 2007; 92 (3-4), 97 – 109.
  30. Batog A, Stilger-Szydło E. Stability of road earth structures in the complex and complicated ground conditions. Studia Geotechnica et Mechanica. 2018; 40 (4), 300-312.
  31.  Marinos V, Stoumpos G, Papazachos C. Landslide hazard and risk assessment for a natural gas pipeline project: The case of the Trans Adriatic Pipeline, Albania Section. Geosciences. 2019; 9.2: 61.
  32.  Wilk S, Galas M, Mijal M. Oddziaływanie osuwisk na gazociągi. Wiertnictwo, Nafta, Gaz. 2005; 22 (1), 379 – 394.
  33.  Kania M. Analiza warunków stateczności budowli w sąsiedztwie zbocza przy różnych efektywnych głębokościach posadowienia. Geoinżynieria Drogi Mosty Tunele. 2007; 03 (14), 22 – 27.
  34.  Urbański A, Grodecki M. Protection of a building against landslide.Acase study and FEM simulations. Bulletin of the Polish Academy of Sciences- -Technical Sciences. 2019; 67 (3), 657 – 664.
  35.  Jastrzębska M, Łupieżowiec M. Analysis of the causes and effects of landslides in the carpathian flysh in the area of Milówka commune and evaluation of the methods of their prevention. Annals of Warsaw University of Life Science – SGGW, Land Reclamation. 2018; 50 (2), 195 – 211.
  36. Obrzud R, Truty A. The hardening soil model – A practical guidebook. Z_Soil. PC 100701 report revised 21.08.2018, Zace Services Ltd. Software engineering, Preverenges, 2018.
  37.  Łupieżowiec M. The application of c-φ reduction method to the estimation of the capacity the subsoil under the foundation. ACEE Journal, The Silesian University of Technology. 2013; 6 (4), 35 – 44.
  38.  Gryczmański M. Wprowadzenie do opisu sprężysto-plastycznych modeli gruntów. Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN, nr 40, Warszawa, 1995.
  39.  Commend S, Kivell S, Obrzud R, Podleś K, Truty A, Zimmermann T. Computational Geomechanics &Applications with ZSOIL. PC. Zace Services Ltd, Software Engineering, Lausanne, 2020.
  40.  Łupieżowiec M, Kowalska M, Wróblewska M. Analiza czynników mających wpływ na stateczność skarpy pokopalnianej. Materiały Budowlane. 2024; 2, 73 – 78.
dr hab. inż. Marian Łupieżowiec, prof. uczelni, Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0003-4863-2333

dr hab. inż. Marian Łupieżowiec, prof. uczelni, Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0003-4863-2333

Corespondence address: marian.lupiezowiec@polsl.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2024.08.06

Article in PDF file

Received / Wpłynął do redakcji: 03.06.2024
Revised / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 31.07.2024
Published / Opublikowano: 21.08.2024