A New Time-Dependent Limit-Equilibrium Model to Understand Progressive Failure in Bedrock Slopes on the Grimsel Pass

Abstract

Rockfalls can have serious consequences. Therefore, it is important to understand the processes to apply security measures. Limit equilibrium methods (LEM) are models used due to their simplicity and reliability to evaluate rock mass instabilities. Despite the advantages, LEMs assume temporally invariable conditions. The objective is the implementation of a temporally varying condition (progressive tensile edge cracking) in the LEM with the aim of performing a time-dependent analysis. The code combines LEM with crack growth theory to evaluate growth evolution. When a crack begins to propagate, it is selected between the Paris or Charles law of crack growth, choosing the fastest. During propagation, the code records the crack opening, length, iteration, and propagation time until it reaches a critical state. The retrospective analysis used a digital elevation model (DEM) of the Grimsel Pass (Switzerland). The model results help to understand the evolution of tensile crack propagation and new modules can be added to the model. However, the model has limitations and the results should be carefully evaluated.

Los desprendimientos de rocas pueden tener graves consecuencias. Por ello es importante comprender los procesos para aplicar las medidas de seguridad Los métodos de equilibrio límite (LEM) son modelos utilizados debido a su sencillez y fiabilidad para evaluar inestabilidades del macizo rocoso. A pesar las ventajas, los LEM suponen condiciones invariables temporalmente. El objetivo es la implementación de una condición temporalmente variante (fisura progresiva de borde por tracción) en el LEM con el objetivo de realizar un análisis dependiente del tiempo. El código combina LEM con la teoría de crecimiento de grietas para evaluar la evolución del crecimiento. Cuando una grieta comienza a propagarse, se selecciona entre la ley de crecimiento de grieta de París o Charles, eligiendo la más rápida. Durante la propagación, el código registra la apertura de la grieta, la longitud, la iteración y el tiempo de propagación hasta que alcanza un estado crítico. El análisis retrospectivo se usó un modelo digital de elevación (DEM) del abra de Grimsel (Suiza). Los resultados del modelo ayudan a comprender la evolución de la propagación de la grieta de tracción y al modelo se puede añadir nuevos módulos. Sin embargo, el modelo tiene limitaciones y los resultados deben evaluarse cuidadosamente.