Analiyizing the effect of rain on the stability of a slope in Iraq

Rainfall-induced slope collapses are a destructive global natural hazard that occurs annually during rainy seasons worldwide. Recently, there has been a significant escalation in the intensity of rainfall in Iraq, resulting in floods that have caused slope collapses. The rainfall infiltration causes a decrease in the soil's matric suction and shear strength, ultimately leading to the instability of roadway slopes. The intensity and duration of rainfall mainly cause soil slope stability concerns. The behavior of unsaturated soil varies based on the soil type in response to different rainfall events. This research uses the finite element technique (PLAXIS 2D 2020) for slope stability analysis to examine the impact of various rainfall features on slope in Iraq. The soil in this study was simulated using the Mohr-Coulomb model, and the Hardening Soil model was also applied, and the resulting results were compared. The slope was chosen located in Najaf Governorate in southern Iraq. Rainfall events were identified from 1979 to 2014 and at return periods of (2, 15, 100) years. Based on published statistical studies of rainfall data. The model was analyzed under the influence of rainfall at different intensities with a constant time (12,21,28) mm/hr and different periods and constant intensity. The models' results showed that the affected by rainfall, safety factor decreased clearly by (15%). The study found that rainfall intensity significantly reduced the safety factor. Rainfall for a specific period and with variable intensity led to deformations in the slope soil. In contrast, an upward movement happened for the entire slope when exposed to rain with different temporal intensities. To compare the behavior of Hardening Soil model for simulating rainfall with the behavior of Mohr-Coulomb model, rainfall was simulated for the slope by applying the Hardening Soil model. The convergence of the safety factor was similar between the Mohr-Coulomb model and the application of the Hardening Soil model when the impact of rainfall was not included. There is a decrease in the safety factor for both Mohr-Coulomb model and Hardening Soil model under the influence of rainfall. However, the decrease in the safety factor for Hardening Soil model is more significant. When Hardening Soil model is applied to the model, the safety factor decreases by 35% for a rain intensity of 12 mm/hr and by approximately the same percentage for a 21 mm/hr rain intensity. The safety factor decreased by (40%) for a 28 mm/hr rainfall intensity. The behavior of the Hardening Soil model in analyzing the effect of rainfall with different rain intensities on the deformations is logical, as it showed the occurrence of settlement and upward movements in the slope. It is recommended to use the Hardening Soil model (HSM) to study the effect of rainfall on the factor of safety and displacement in PLAXIS 2D software.

Yağış kaynaklı yamaç çökmeleri, dünya çapında yağmurlu mevsimlerde her yıl meydana gelen yıkıcı bir küresel doğal afettir. Son zamanlarda, Irak'ta yağış yoğunluğunda önemli bir artış oldu ve bu da yamaç çökmelerine neden olan sellere neden oldu. Yağış sızması, toprağın matris emme ve kesme dayanımında bir azalmaya neden olur ve sonuçta yol eğimlerinin dengesizliğine yol açar. Yağışın yoğunluğu ve süresi esas olarak toprak eğim kararlılığı endişelerine neden olur. Doymamış toprağın davranışı, farklı yağış olaylarına tepki olarak toprak türüne göre değişir. Bu araştırma, Irak'taki eğim üzerindeki çeşitli yağış özelliklerinin etkisini incelemek için eğim kararlılığı analizi için sonlu elemanlar tekniğini (PLAXIS 2D 2020) kullanır. Bu çalışmadaki toprak, Mohr-Coulomb modeli kullanılarak simüle edildi ve Sertleşen Toprak modeli de uygulandı ve elde edilen sonuçlar karşılaştırıldı. Eğim, Irak'ın güneyindeki Necef Valiliği'nde seçildi. Yağış olayları 1979'dan 2014'e ve (2, 15, 100) yıllık geri dönüş periyotlarında belirlendi. Yağış verilerinin yayınlanmış istatistiksel çalışmalarına dayanmaktadır. Model, sabit bir zaman (12,21,28) mm/saat ve farklı periyotlar ve sabit yoğunlukta farklı yoğunluklardaki yağışın etkisi altında analiz edildi. Modellerin sonuçları, yağıştan etkilenen emniyet faktörünün (%15) belirgin şekilde azaldığını gösterdi. Çalışma, yağış yoğunluğunun emniyet faktörünü önemli ölçüde azalttığını buldu. Belirli bir periyottaki ve değişken yoğunluktaki yağış, yamaç toprağında deformasyonlara yol açtı. Buna karşılık, farklı zamansal yoğunluklardaki yağmura maruz kaldığında tüm yamaç için yukarı doğru bir hareket meydana geldi. Yağış simülasyonunda Hardening Soil modelinin davranışını Mohr-Coulomb modelinin davranışıyla karşılaştırmak için, Hardening Soil modeli uygulanarak eğim için yağış simüle edildi. Yağışın etkisi dahil edilmediğinde güvenlik faktörünün yakınsaması, Mohr-Coulomb modeli ile Hardening Soil modelinin uygulanması arasında benzerdi. Yağışın etkisi altında hem Mohr-Coulomb modeli hem de Sertleşen Zemin modeli için güvenlik faktöründe bir azalma vardır. Ancak Sertleşen Zemin modeli için güvenlik faktöründeki azalma daha belirgindir. Modele Sertleşen Zemin modeli uygulandığında güvenlik faktörü 12 mm/saat yağış yoğunluğunda %35, 21 mm/saat yağış yoğunluğunda ise yaklaşık aynı oranda azalmaktadır. 28 mm/saat yağış yoğunluğunda güvenlik faktörü (%40) düşmektedir. Sertleşen Zemin modelinin farklı yağış yoğunluklarındaki yağışların deformasyonlar üzerindeki etkisini analiz etmedeki davranışı mantıklıdır, çünkü eğimde çökme ve yukarı doğru hareketlerin meydana geldiğini göstermiştir. PLAXIS 2D yazılımında yağışın güvenlik faktörü ve yer değiştirme üzerindeki etkisini incelemek için Sertleşen Zemin modelinin (HSM) kullanılması önerilir.