Probabilistische Bewertung von 3D-Hangrutschungen in räumlich variablen Böden mittels kooperativer stochastischer Materialpunktmethode

Die genaue Beurteilung von Hangrutschungen und deren großen Deformationen ist entscheidend für eine effektive Hangrutschminderung. Diese Studie führt die neue Kooperative Stochastische Materialpunktmethode (CSMPM) ein, die Herausforderungen bei der probabilistischen Charakterisierung großer Deformationen von Hängen unter Berücksichtigung dreidimensionaler (3D) Bodenheterogenitäten angeht. Die Methode verwendet eine verbesserte Karhunen-Loève (KL) Expansion, um die räumliche Variabilität von 3D-Böden effizient zu modellieren. Durch die Verwendung grober und verfeinerter Gitter, die durch die verbesserte KL-Expansion abgeleitet werden, erzielt die Studie rechnerische Effizienz, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen. Durch die Kombination der rechnerischen Vorteile des groben Gitters mit der Präzision des verfeinerten Gitters ermöglicht die CSMPM eine effiziente probabilistische Analyse von 3D-heterogenen Hängen. Die Ergebnisse zeigen ihre Fähigkeit, große Deformationsversagensmodi zu identifizieren und die damit verbundene Versagenswahrscheinlichkeit zu quantifizieren. Besonders der flache Versagensmodus weist fächerförmige horizontale Diffusion auf, die Unsicherheiten einführt, während der zusammengesetzte Versagensmodus Herausforderungen bei der Hangrutschprävention darstellt. Der progressive Versagensmodus stellt das größte Risiko dar. Horizontale Heterogenitäten beeinflussen sowohl die Wahrscheinlichkeit großer Deformationen als auch die Versagensmodi erheblich und betonen die Bedeutung der 3D-räumlichen Variabilität von Böden in geotechnischen Zuverlässigkeitsbewertungen. Die CSMPM, mit ihrem innovativen Ansatz, erweist sich als praktisches Werkzeug zur Verbesserung unseres Verständnisses von Georisiken und den damit verbundenen Unsicherheiten sowie großen Deformationen. Sie bietet wertvolle Einblicke zur Verbesserung der Risikobewertung von Hanggelfahrungen.