Modeling slope stability according to various sliding curves

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Landslide phenomena with loss of stability of soil slopes occur both in natural landscapes and during excavation operations with a violation of the stability of folded rocks, including during the construction and operation of soil dams and fencing dams, automobile and railway embankments, etc. The stability of slopes depends on a variety of factors, the most important of which are the physical and mechanical characteristics of the soil, which can be either homogeneous throughout the massif, or heterogeneous in the form of various layers, etc. Aim. Expanding the possibilities of a comprehensive assessment of slope stability by considering additional (to the circular) families of hyperbolic sliding curves for the case of a base with different strength characteristics. Methods. Methods are used to determine the outlines of the sliding curves of a landslide slope with the least margin of stability, based on a comparison of the calculated results of families of circular, lower-hyperbolic, and upper-hyperbolic curves. The calculations are performed using the Terzaghi method by dividing the proposed area of soil mass slide into vertical sections and determining the local holding and shearing forces for each section. The final result is the ratio of the total values of these forces. Results. A comprehensive method for determining the outlines of the most dangerous sliding curves of soil massifs based on the Terzaghi method is proposed, considering families of circular and hyperbolic (with low and high curvature) sliding lines. The results obtained, tested for the ground slope at the specified two points on the sliding line, showed: adequacy of the proposed analytical solution for circular curves (~ 2 %) in comparison with the results of numerical calculation according to the OTKOS-22 program; the line of least stability for the case under consideration is the lower hyperbolic sliding curve with a stability coefficient 11% less than the slope stability along the circular sliding curve; the stability coefficients of slopes with relatively small differences in sliding lines can vary significantly; in the considered case, the stability coefficients for slopes with sufficiently close hyperbolic outlines of the lower and upper curvature differ by more than 19 %. Conclusions. A comprehensive method for determining the outlines of the most dangerous sliding curves of soil massifs based on the Terzaghi method is proposed, considering families of circular and hyperbolic (with low and high curvature) sliding lines, which significantly expands the search area for lines of least slope stability.

About the authors

K. N. Anakhaev

Institute of Applied Mathematics and Automation - branch of Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences; Institute of Water Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: anaha13@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4357-4349
SPIN-code: 5974-4403

Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Researcher

Russian Federation, Shortanov street, 89 A, Nalchik, Russia, 360000; Gubkin street, 3, Moscow, Russia, 119333

A. S. Bestuzheva

Institute of Hydraulic Engineering and Energy Construction of the Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)

Email: alex_bestu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0821-4922
SPIN-code: 7762-8776

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Hydraulics and Hydraulic Engineering

Russian Federation, building ULB, Yaroslavskoye highway, 26, Moscow, Russia, 129337

V. V. Belikov

Institute of Water Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: belvv@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-1760-4498
SPIN-code: 6174-7895

Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Researcher

Russian Federation, Gubkin street, 3, Moscow, Russia, 119333

A. B. Balkizov

Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov

Email: afrasim_1960@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4220-9107
SPIN-code: 4015-8381

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Environmental Management

Russian Federation, Lenin avenue, 1v, Nalchik, Russia, 360030

M. O. Mamchuev

Institute of Applied Mathematics and Automation - branch of Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: mamchuevmc@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3830-7804
SPIN-code: 1074-2232

Candidate of Physico-Mathematical Sciences, Researcher

Russian Federation, Shortanov street, 89 A, Nalchik, Russia, 360000

References

  1. Kropotkin M.P. Slope stability calculations using stability coefficient minimizing algorithms. Engineering Survey. 2017. No. 1. Pp. 20-30. EDN: XXRLRN. (In Russian)
  2. Anakhaev K.N., Belikov V.V., Anakhaev K.K. et al. On the calculation of the sliding surfaces of coastal slopes based on remote data. Processy v geosredah [Processes in Geomedia]. 2022. No. 3. Pp. 1655-1663. EDN: MHLHXH. (In Russian)
  3. Bukhartsev V.N., Nguen T.Kh. Assessment of the stability of soil massifs. Magazine of Civil Engineering. 2012. No. 9. Pp. 41-48. EDN: PQNQMR. (In Russian)
  4. Dvoryashin V.I. Voyennaya gidrotekhnika (vodnyye zagrazhdeniya) [Military hydraulic engineering (water barriers)]. Moscow: IVIA, 1940. 360 p. (In Russian)
  5. Gidrotekhnicheskiye sooruzheniya [Hydraulic engineering structures]. Edited by Rozanova N.P. Moscow: Agropromizdat, 1985. 432 p. (In Russian)
  6. Anakhaev K.N., Bestuzheva A.S., Belikov V.V., Anakhaev K.K. Stability of an inhomogeneous slope with specified points of sliding curves. Modern Problems of Hydraulics and Hydraulic Engineering. Collection of reports of the VIII-th All-Russian Scientific and Practical Seminar, May 21, 2025. Moscow: NRU MGSU IGES, 2025. (In Russian)
  7. Bestuzheva A.S. Computational program "SLOPE-22" for calculating the stability of slopes and slopes under seismic impacts. Modern Problems of Hydraulics and Hydraulic Engineering. Collection of reports of the VI All-Russian Scientific and Practical Seminar, May 24, 2023. Moscow: NRU MGSU IGES, 2023. Pp. 79-80. EDN: TRWVRH. (In Russian)
  8. Anakhaev K.N., Belikov V.V., Anakhaev K.K. On hyperbolic surfaces in calculations of coastal slopes based on remote data. Modern Problems of Applied Mathematics, Computer Science and Mechanics. Proceedings of the International Scientific Conference. Vol. 1. Nalchik: KBSU, 2022. Pp. 6-8. EDN: KYKECL. (In Russian)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Anakhaev K.N., Bestuzheva A.S., Belikov V.V., Balkizov A.B., Mamchuev M.O.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».