Seismic stability analysis of rockfill dams

Abstract

Seismic conditions considerably affect the stability of a rockfill dam in current design method. Thus in the present study pseudostatic analyses are conducted for a typical dam with a central impervious wall by means of a limit equilibrium method and an upperbound limit analysis (Rigid-plastic finite element method is herein employed). Firstly are discussed the safety factor in limit equilibrium, stability factor in limit analysis, and seismic coefficient. It is confirmed that stability can be evaluated well by taking the stability factor NS as a parameter and by the independent use of the safety factor for the frictional strength. NS is defined as a function of the finite value of cohesion, which is normally neglected for the rockfills. Secondly it is illustrated that the effects of the apparent cohesion on the stability by employing a nonlinear strength envelope. A useful chart is presented to address the critical slope and the critical seismic coeficient for the given NS. Avec la methode présente de construction les conditions sismiques influencent beaucoup la stabilité d'un barrage en remblais rocheux. Des analyses pseudostatiques pour un barrage typique à noyau central imperméable furent effectuées par la méthode d'equilibre limite et (l'analyse des limites supérieures en employant la methode par éléments finis rigides-plastiques. L'article discute le coefficient de sécurité, le facteur de stabilité dans l'analyse des limites et le coefficient critique sismique. II est confirmé qu'on peut tres bien évaluer la stabilité en prenant le facteur de stabilité Ns comme paramètre tout en employant indépendamment en même temps le coefficient de sécurité pour la résistance à la friction. On définit Ns comme une fonction de la valeur finie de cohésion qu'on néglige généralement dans le cas des remblais rocheux. L'effet de la cohésion apparente sur la stabilité est par consequent illustré à l'aide d'une enveloppe de rupture non-linéaire. Des abaques sont présentés pour la résolution de la pente critique et le coefficient sismique critique pour une valeur donnée de Ns. Ces abaques indiquent la limitation de la méthode d'équilibre limite et l'importance de la cohésion apparente pour l'analyse de la stabilité des barrages à en remblais rocheux.