Numeryczna analiza stateczności skarp i zboczy z wykorzystaniem metody zbiorów losowych

W artykule omówiono zagadnienie dotyczące poprawy wiarygodności analizy stateczności skarp i zboczy w wyniku zastosowania metody zbiorów losowych w doborze parametrów fizyczno-mechanicznych. W praktyce inżynierskiej do analiz stateczności skarp i zboczy, przyjmuje się uśrednione wartości parametrów lub wartości najbardziej niekorzystne. Rozwiązanie takie nie jest korzystne, gdyż może prowadzić do niewłaściwego zaprojektowania konstrukcji zabezpieczenia osuwiska. Naturalna zmienność parametrów charakteryzujących ośrodek geologiczny, a zwłaszcza utworów fliszowych, oraz błędy ich oznaczenia, wskazują na potrzebę analizy zakresów ich wartości. Umożliwia to metoda zbiorów losowych, coraz szerzej wykorzystywana w rozwiązywaniu zadań geoinżynierskich. W artykule scharakteryzowano podstawy teoretyczne metody zbiorów losowych. Opracowano algorytm obliczeniowy z uwzględnieniem numerycznej analizy stateczności metodą różnic skończonych. Przedstawiono przykład analizy stateczności zbocza zbudowanego z utworów fliszu karpackiego, położonego w pobliżu zbiornika Świnna Poręba. Otrzymane wyniki różnią się od wyników obliczeń bazujących na parametrach średnich i wskazują na ich większą przydatność dla konstruktora budowlanego. W podsumowaniu podkreślono zalety i ograniczenia numerycznej analizy stateczności z wykorzystaniem metody zbiorów losowych.

The article concerns improving the reliability of slope stability analysis using Random Set Theory to select the geotechnical properties. In engineering practice, when analyzing slope stability the average values or the most unfavorable parameters are assumed. Such a solution, however, is not preferred because it can lead to the design of improper protection measures against slopes. The natural variability of the parameters characterizing the geological medium, especially flysch, and the errors in their determination, indicate the need to analyze the ranges of their values. The method of Random Set Theory, increasingly used in geoengineering, makes it possible to solve that problem. This article describes the theoretical basis of Random Set Theory. It details the calculation algorithm, which incorporates numerical stability analysis based on the Finite Differences Method. Also presented is an example of stability analysis for a slope in flysch formations located near a lake in Swinna Poreba. It shows different results obtained when compared to standard calculations, and data more useful for construction engineers. In summary, the article highlights the advantages and limitations of numerical stability analysis with the use of Random Set Theory.