Numerical Evaluation of Geogrid-Reinforced Slopes under Various Soil and Geometric Configurations

Abstract

This study examines the stability of geogrid-reinforced slopes under different soil and geometric conditions using SLOPE/W. The Morgenstern–Price method was used to analyze three homogeneous soil parameter sets: silty clay, clayey sand, and clayey silt. Four slope inclinations (25°, 30°, 45°, and 60°) were considered, along with total slope heights of 18, 24, 30, and 36 m. The reinforced slopes were modeled using UX1100 uniaxial geogrid at vertical spacings of 0.5, 1.0 and 1.5 m. Each reinforced model was compared with its corresponding unreinforced model under the same dry, drained, and static conditions, with pore-water pressure set to zero. The results show that FOS decreased as the slope inclination and total height increased. The calculated FOS also varied with the soil parameters. Silty clay generally produced the highest FOS, while clayey sand produced the lowest despite having a higher friction angle, due to the combined effects of cohesion, friction angle, and unit weight. As expected, the 0.5 m spacing produced the highest FOS among the three spacings because it provided more reinforcement layers within the same slope height. However, closer spacing did not provide adequate stability in every case. For the 36 m slope at 60°, the reinforced FOS values were 1.49, 1.06, and 1.17 for silty clay, clayey sand, and clayey silt, respectively, which were below the adopted requirement of 1.5. The findings show that geogrid spacing should be assessed alongside soil conditions and slope geometry. The results provide comparative trends for the idealized dry slope conditions considered and are not intended as site-specific design recommendations.

ABSTRAK: Kajian ini menilai kestabilan cerun bertetulang geogrid bagi keadaan tanah dan geometri yang berbeza menggunakan SLOPE/W. Kaedah Morgenstern–Price digunakan untuk menganalisis tiga set parameter tanah homogen, iaitu lempung berkelodak, pasir berlempung dan kelodak berlempung. Empat kecerunan, iaitu 25°, 30°, 45° dan 60°, dipertimbangkan bersama jumlah ketinggian cerun 18, 24, 30 dan 36 m. Cerun bertetulang dimodelkan menggunakan geogrid uniaxial UX1100 pada jarak menegak 0.5, 1.0 dan 1.5 m. Setiap model bertetulang dibandingkan dengan model tanpa tetulang yang sepadan dalam keadaan kering, tersalir dan statik yang sama, dengan tekanan air liang ditetapkan kepada sifar. Keputusan menunjukkan bahawa Faktor Keselamatan (FOS) menurun apabila kecerunan dan jumlah ketinggian cerun meningkat. Nilai FOS yang dikira turut berubah mengikut parameter tanah. Lempung berkelodak secara umumnya menghasilkan FOS tertinggi, manakala pasir berlempung menghasilkan FOS terendah walaupun mempunyai sudut geseran yang lebih tinggi, disebabkan oleh pengaruh gabungan kejelekitan, sudut geseran dan berat unit. Seperti yang dijangka, jarak 0.5 m menghasilkan FOS tertinggi antara tiga jarak yang dianalisis kerana lebih banyak lapisan tetulang digunakan pada ketinggian cerun yang sama. Walau bagaimanapun, jarak yang lebih rapat tidak memberikan kestabilan yang mencukupi bagi semua keadaan. Bagi cerun setinggi 36 m pada kecerunan 60°, nilai FOS bertetulang ialah 1.49, 1.06 dan 1.17 masing-masing untuk lempung berkelodak, pasir berlempung dan kelodak berlempung. Semua nilai tersebut berada di bawah keperluan FOS 1.5 yang digunakan dalam kajian. Dapatan menunjukkan bahawa jarak geogrid perlu dinilai bersama keadaan tanah dan geometri cerun. Keputusan ini memberikan trend perbandingan bagi keadaan cerun kering yang diidealkan dan tidak dimaksudkan sebagai cadangan reka bentuk khusus tapak.