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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/501437
Projekttitel
Seismic behaviour of creeping landslides at the flanks of water reservoirs

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Kurzbeschreibung
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Publikationen / Ergebnisse
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Erfasste Texte


KategorieText
Kurzbeschreibung
(Deutsch)
Der wachsende Raumbedarf in Gebirgsregionen aufgrund des Ausbaus von Infrastrukturen und Siedlungen führt zu einer verstärkten Interaktion zwischen künstlichen Bauwerken und bestehenden Hanginstabilitäten, wie z. B. Rutschungen. Eine besondere Klasse von Problemen, die durch kriechende Rutschungen verursacht werden, betrifft künstliche Wasserreservoirs. Eine kontinuierliche Bewegung der Flanken des Stausees oder die Reaktivierung einer ruhenden Rutschung durch das Befüllen des Stausees gefährdet sowohl den Betrieb des Stausees als auch die flussabwärts gelegenen Gemeinden. Um die Bedrohung durch die instabilen Stauraumflanken zu verringern, sind Überwachungsprogramme und umfangreiche Stabilisierungsarbeiten erforderlich. Um Stabilisierungsmaßnahmen und Frühwarnsysteme zu entwerfen, ist ein besseres Verständnis der Mechanik von Erdrutschen unter normalen und extremen Bedingungen (Starkregen und Erdbeben) von entscheidender Bedeutung. Die bestehenden erheblichen Unsicherheiten bei der Analyse des Verhaltens von Erdrutschen bei Erdbeben erlauben keine zuverlässige Bewertung der Wahrscheinlichkeit einer katastrophalen Beschleunigung des Erdrutsches. Ein solcher katastrophaler Einsturz des Erdrutsches in den Stausee könnte eine Impulswelle verursachen, die den Damm überfluten und die flussabwärts gelegenen Gemeinden gefährden kann. Das Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines Berechnungsrahmens für die Analyse der seismischen Reaktion von kriechenden Erdrutschen. Der Rahmen basiert auf den geeigneten Formulierungen der entsprechenden Randwertprobleme, einschließlich der erforderlichen konstitutiven Modelle und der Anleitung zur Bestimmung der Parameter dieser Modelle. Es wird ein numerisches Werkzeug zur Lösung der Randwertprobleme entwickelt und für die Analyse der seismischen Reaktion einer Reihe typischer kriechender Erdrutsche verwendet. Das Forschungsprojekt wird zu einem grundlegenderen Verständnis des Verhaltens kriechender Erdrutsche bei Erdbeben und der beteiligten mechanischen Prozesse führen. Darüber hinaus wird es das Verfahren zur Modellierung von kriechenden Erdrutschen bei Erdbeben verbessern und zu möglichen Vorhersagen führen. Der wachsende Raumbedarf in Gebirgsregionen aufgrund des Ausbaus der Infrastruktur und des Wohnungsbaus führt zu einer verstärkten Interaktion zwischen den vom Menschen geschaffenen Strukturen und den bestehenden Hanginstabilitäten, wie z. B. Kriechrutschungen. Eine besondere Klasse von Problemen, die durch kriechende Rutschungen verursacht werden, betrifft künstliche Wasserreservoirs. Eine kontinuierliche Bewegung der Flanken des Stausees oder die Reaktivierung einer ruhenden Rutschung durch das Befüllen des Stausees gefährdet sowohl den Betrieb des Stausees als auch die flussabwärts gelegenen Gemeinden. Um die Bedrohung durch die instabilen Stauraumflanken zu verringern, sind Überwachungsprogramme und umfangreiche Stabilisierungsarbeiten erforderlich. Um Stabilisierungsmaßnahmen und Frühwarnsysteme zu entwerfen, ist ein besseres Verständnis der Mechanik von Erdrutschen unter normalen und extremen Bedingungen (Starkregen und Erdbeben) von entscheidender Bedeutung. Die bestehenden erheblichen Unsicherheiten bei der Analyse des Verhaltens von Erdrutschen bei Erdbeben erlauben keine zuverlässige Bewertung der Wahrscheinlichkeit einer katastrophalen Beschleunigung des Erdrutsches. Ein solcher katastrophaler Einsturz des Erdrutsches in den Stausee könnte eine Impulswelle verursachen, die den Damm überfluten und die flussabwärts gelegenen Gemeinden gefährden kann. Das Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines Berechnungsrahmens für die Analyse der seismischen Reaktion von kriechenden Erdrutschen. Der Rahmen basiert auf den geeigneten Formulierungen der entsprechenden Randwertprobleme, einschließlich der erforderlichen konstitutiven Modelle und der Anleitung zur Bestimmung der Parameter dieser Modelle. Es wird ein numerisches Werkzeug zur Lösung der Randwertprobleme entwickelt und für die Analyse der seismischen Reaktion einer Reihe typischer kriechender Erdrutsche verwendet. Das Forschungsprojekt wird zu einem grundlegenderen Verständnis des Verhaltens kriechender Erdrutsche bei Erdbeben und der beteiligten mechanischen Prozesse führen. Darüber hinaus wird es das Verfahren zur Modellierung kriechender Erdrutsche bei Erdbeben und zur Erstellung möglicher Vorhersagen verbessern.
Kurzbeschreibung
(Englisch)

The growing demand for space in mountainous areas due to expansion of infrastructure and housing leads to increased interaction between manmade structures and existing slope instabilities such as creeping landslides. A special class of problems caused by creeping landslides concerns artificial water reservoirs. Continuous existing movement of the reservoir flanks or reactivation of a dormant creeping landslide due to filling of the reservoir endangers both the reservoir operation and the downstream communities. Reducing the threat posed by the unstable reservoir flanks requires monitoring programs and extensive stabilization works. In order to design stabilization measures and early warning systems, an improved understanding of the landslide mechanics under normal and extreme conditions (heavy rain and earthquakes) is critical. Existing significant uncertainties with respect to the analysis of landslide behaviour during earthquakes do not allow for reliable assessment of the probability of catastrophic acceleration of the landslide. Such a catastrophic collapse of the landslide into the reservoir lake could cause an impulse wave that can overflow the dam and endanger communities downstream. The goal of the research project is the development of a computational framework for analysis of seismic response of creeping landslides. The framework is based on the suitable formulations of the corresponding boundary value problems, including necessary constitutive models and the guidance on how to determine parameters of these models. A numerical tool is developed to solve the boundary value problems and used for the analysis of the seismic response of a number of typical creeping landslides. The research project will lead to a more fundamental understanding of the behavior of creeping landslide during earthquake and the involved mechanical processes. Moreover, it will improve the procedure of how to model creeping landslides subjected to earthquakes and how to get to possible predictions. The growing demand for space in mountainous areas due to expansion of infrastructure and housing leads to increased interaction between manmade structures and existing slope instabilities such as creeping landslides. A special class of problems caused by creeping landslides concerns artificial water reservoirs. Continuous existing movement of the reservoir flanks or reactivation of a dormant creeping landslide due to filling of the reservoir endangers both the reservoir operation and the downstream communities. Reducing the threat posed by the unstable reservoir flanks requires monitoring programs and extensive stabilization works. In order to design stabilization measures and early warning systems, an improved understanding of the landslide mechanics under normal and extreme conditions (heavy rain and earthquakes) is critical. Existing significant uncertainties with respect to the analysis of landslide behaviour during earthquakes do not allow for reliable assessment of the probability of catastrophic acceleration of the landslide. Such a catastrophic collapse of the landslide into the reservoir lake could cause an impulse wave that can overflow the dam and endanger communities downstream. The goal of the research project is the development of a computational framework for analysis of seismic response of creeping landslides. The framework is based on the suitable formulations of the corresponding boundary value problems, including necessary constitutive models and the guidance on how to determine parameters of these models. A numerical tool is developed to solve the boundary value problems and used for the analysis of the seismic response of a number of typical creeping landslides. The research project will lead to a more fundamental understanding of the behavior of creeping landslide during earthquake and the involved mechanical processes. Moreover, it will improve the procedure of how to model creeping landslides subjected to earthquakes and how to get to possible predictions.

Kurzbeschreibung
(Französisch)
La demande croissante d'espace dans les zones montagneuses due à l'expansion des infrastructures et des habitations entraîne une interaction accrue entre les structures artificielles et les instabilités de pente existantes, telles que les glissements de terrain rampants. Une catégorie particulière de problèmes causés par les glissements de terrain rampants concerne les réservoirs d'eau artificiels. Le mouvement continu des flancs du réservoir ou la réactivation d'un glissement de terrain rampant dormant en raison du remplissage du réservoir met en danger à la fois l'exploitation du réservoir et les communautés en aval. Pour réduire la menace que représentent les flancs instables des réservoirs, il faut mettre en place des programmes de surveillance et des travaux de stabilisation de grande envergure. Afin de concevoir des mesures de stabilisation et des systèmes d'alerte précoce, il est essentiel de mieux comprendre la mécanique des glissements de terrain dans des conditions normales et extrêmes (fortes pluies et séismes). Les incertitudes importantes qui existent en ce qui concerne l'analyse du comportement des glissements de terrain pendant les tremblements de terre ne permettent pas d'évaluer de manière fiable la probabilité d'une accélération catastrophique du glissement de terrain. Un tel effondrement catastrophique du glissement de terrain dans le lac de retenue pourrait provoquer une onde d'impulsion susceptible de faire déborder le barrage et de mettre en danger les communautés en aval. L'objectif du projet de recherche est le développement d'un cadre de calcul pour l'analyse de la réponse sismique des glissements de terrain rampants. Le cadre est basé sur les formulations appropriées des problèmes de valeurs limites correspondants, y compris les modèles constitutifs nécessaires et les conseils sur la façon de déterminer les paramètres de ces modèles. Un outil numérique est développé pour résoudre les problèmes de valeur limite et utilisé pour l'analyse de la réponse sismique d'un certain nombre de glissements de terrain rampants typiques. Le projet de recherche conduira à une compréhension plus fondamentale du comportement des glissements de terrain rampants pendant un tremblement de terre et des processus mécaniques impliqués. En outre, il améliorera la procédure de modélisation des glissements de terrain rampants soumis à des tremblements de terre et la manière d'obtenir des prédictions possibles. La demande croissante d'espace dans les zones montagneuses, due à l'expansion des infrastructures et des logements, entraîne une interaction accrue entre les structures artificielles et les instabilités de pente existantes, telles que les glissements de terrain rampants. Une catégorie particulière de problèmes causés par les glissements de terrain rampants concerne les réservoirs d'eau artificiels. Le mouvement continu des flancs du réservoir ou la réactivation d'un glissement de terrain rampant dormant en raison du remplissage du réservoir met en danger à la fois l'exploitation du réservoir et les communautés en aval. Pour réduire la menace que représentent les flancs instables des réservoirs, il faut mettre en place des programmes de surveillance et des travaux de stabilisation de grande envergure. Afin de concevoir des mesures de stabilisation et des systèmes d'alerte précoce, il est essentiel de mieux comprendre la mécanique des glissements de terrain dans des conditions normales et extrêmes (fortes pluies et séismes). Les incertitudes importantes qui existent en ce qui concerne l'analyse du comportement des glissements de terrain pendant les tremblements de terre ne permettent pas d'évaluer de manière fiable la probabilité d'une accélération catastrophique du glissement de terrain. Un tel effondrement catastrophique du glissement de terrain dans le lac de retenue pourrait provoquer une onde d'impulsion susceptible de faire déborder le barrage et de mettre en danger les communautés en aval. L'objectif du projet de recherche est le développement d'un cadre de calcul pour l'analyse de la réponse sismique des glissements de terrain rampants. Le cadre est basé sur les formulations appropriées des problèmes de valeurs limites correspondants, y compris les modèles constitutifs nécessaires et les conseils sur la façon de déterminer les paramètres de ces modèles. Un outil numérique est développé pour résoudre les problèmes de valeur limite et utilisé pour l'analyse de la réponse sismique d'un certain nombre de glissements de terrain rampants typiques. Le projet de recherche conduira à une compréhension plus fondamentale du comportement des glissements de terrain rampants pendant un tremblement de terre et des processus mécaniques impliqués. En outre, il améliorera la procédure de modélisation des glissements de terrain rampants soumis à des tremblements de terre et la manière d'obtenir des prédictions possibles.
Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
Die Forschung zur Sicherheit von Stauanlagen ist eine Daueraufgabe. Eine neue Studie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETHZ) hat untersucht, ob Erdrutsche als Folge von Erdbeben zu einem Überströmen von Staumauern und einer Gefährdung der talabwärts lebenden Menschen führen könnten. Die Fallstudie an einer Tessiner Stauanlage zeigt, dass geotechnische Gegebenheiten der Wahrscheinlichkeit einer solchen Katastrophe in bestimmten Fällen entgegenwirken.
Zugehörige Dokumente
Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
La recherche sur la sécurité des barrages est une tâche permanente. Une nouvelle étude de l’École polytechnique fédérale de Zurich (ETHZ) a examiné si des glissements de terrain consécutifs à des tremblements de terre pouvaient entraîner le débordement de barrages et mettre en danger les personnes vivant en aval. L’étude de cas sur un barrage tessinois montre que les conditions géotechniques contrecarrent la probabilité d’une telle catastrophe dans certains cas.
Zugehörige Dokumente