Phương pháp Sarma

Phương pháp Sarma là phương pháp được sử dụng chủ yếu để đánh giá độ ổn định của độ dốc đất trong điều kiện địa chấn. Sử dụng các giả định thích hợp, phương pháp cũng có thể được sử dụng để phân tích ổn định độ dốc tĩnh. Nó được đề xuất bởi Sarada K. Sarma vào đầu những năm 1970 như là một cải tiến so với các phương pháp phân tích thông thường khác đã áp dụng nhiều giả định đơn giản hóa.

Lịch sử

Sarma làm việc trong lĩnh vực phân tích địa chấn các đập đất dưới thời của Ambrasey tại Đại học Hoàng gia để nghiên cứu chương trình tiến sĩ vào giữa những năm 1960. Các phương pháp phân tích địa chấn các đập có sẵn tại thời điểm đó dựa trên phương pháp cân bằng giới hạn và được giới hạn ở các bề mặt thất bại phẳng hoặc tròn áp dụng một số giả định về cân bằng lực và thời điểm (thường thỏa mãn một trong hai) và về cường độ của các lực (chẳng hạn như các lực xen kẽ bằng 0).
Sarma đã xem xét các phương pháp phân tích có sẵn khác nhau và phát triển một phương pháp mới để phân tích trong điều kiện địa chấn và tính toán các chuyển vị vĩnh viễn do rung lắc mạnh. Phương pháp của ông đã được xuất bản vào những năm 1970 (lần xuất bản đầu tiên là vào năm 1973  và những cải tiến sau đó là vào năm 1975  và 1979 ).

Giả định

Phương pháp thỏa mãn tất cả các điều kiện cân bằng, (tức là cân bằng lực ngang và dọc và cân bằng mô men cho mỗi lát cắt). Nó có thể được áp dụng cho bất kỳ hình dạng nào của bề mặt trượt vì các bề mặt trượt không được coi là thẳng đứng, nhưng chúng có thể nghiêng. Người ta cho rằng cường độ của các lực dọc được tuân theo các mẫu quy định. Đối với n lát (hoặc nêm), có 3n phương trình và 3n ẩn số, và do đó, nó xác định tĩnh mà không cần thêm bất kỳ giả định nào.

Ưu điểm

Phương pháp Sarma được gọi là phương pháp tiên tiến và nghiêm ngặt trong phân tích ổn định độ dốc tĩnh và địa chấn. Nó được gọi là tiên tiến vì nó có thể tính đến các bề mặt không tròn. Ngoài ra, phương pháp đa nêm cho phép các lát cắt không thẳng đứng  và hình học độ dốc không đều. Nó được gọi là một phương pháp nghiêm ngặt bởi vì nó có thể đáp ứng cả ba điều kiện cân bằng, lực ngang và lực dọc và khoảnh khắc. Phương pháp Sarma ngày nay được sử dụng như một xác minh cho các chương trình phần tử hữu hạn (cũng là phân tích giới hạn FE) và nó là phương pháp tiêu chuẩn được sử dụng để phân tích địa chấn.

Sử dụng

Phương pháp này được sử dụng chủ yếu cho hai mục đích, để phân tích sườn đất và đập đất. Khi được sử dụng để phân tích độ ổn định độ dốc địa chấn, nó có thể cung cấp hệ số an toàn chống gãy cho một trận động đất nhất định, tức là lực địa chấn ngang tăng tốc (gia tốc tới hạn). Ngoài ra, nó có thể cung cấp tải trọng động đất cần thiết (lực hoặc gia tốc) mà độ dốc nhất định sẽ gãy, tức là hệ số an toàn sẽ bằng 1.
Khi phương pháp được sử dụng trong phân tích đập đất (tức là độ dốc của mặt đập), kết quả phân tích, tức là gia tốc tới hạn được sử dụng trong phân tích khối trượt của Newmark  để tính toán chuyển vị vĩnh cửu cảm ứng. Điều này tuân theo giả định rằng các chuyển vị sẽ xảy ra nếu gia tốc do động đất gây ra vượt quá giá trị của gia tốc tới hạn cho sự ổn định.

Chấp nhận chung

Phương pháp Sarma đã được sử dụng rộng rãi trong phần mềm phân tích địa chấn trong nhiều năm và là phương pháp tiêu chuẩn cho đến gần đây để ổn định độ dốc địa chấn trong nhiều năm (tương tự như phương pháp Mononobe-Okabe  cho tường chắn). Độ chính xác của nó đã được xác nhận bởi các nhà nghiên cứu khác nhau và nó đã được chứng minh là mang lại kết quả khá giống với các phương pháp Phân tích giới hạn ổn định số dưới giới hạn an toàn hiện đại (ví dụ Bài giảng Rankine thứ 51 ).

Lựa chọn thay thế hiện đại

Tuy nhiên, ngày nay phần mềm phân tích số hiện đại sử dụng phần tử hữu hạn, phương pháp khác biệt hữu hạn và phần tử biên được sử dụng rộng rãi hơn cho các nghiên cứu trường hợp đặc biệt. Gần đây đã có sự chú ý đặc biệt đến phương pháp phần tử hữu hạn  có thể cung cấp kết quả rất chính xác thông qua việc đưa ra một số giả định thường được áp dụng bởi các phương pháp phân tích thông thường. Các điều kiện biên đặc biệt và luật cấu thành có thể mô hình hóa trường hợp theo cách thực tế hơn.