The soil is a heterogeneous three-phase system with varying mechanical properties. It is usually abstracted to a subsurface model with homogeneous layers. The basic data for this model are individual probings/boreholes. Assumptions are made to describe the structure of the unsampled areas and the general scatter of the soil properties within the layers is not taken into account. This results in an approximation of the real conditions, which leads to uncertainties. In order to compensate this, the soil variability can be covered by a number of different parameter combinations. In the field of geotechnical engineering, this approach is called the Random Finite Element Method (RFEM).
In terms of a master thesis, the technical implementation of such method has been investigated. It was used for the stability analysis of a theoretical slope and the results were compared with the Limit Equilibrium Method (LEM) and the Strength Reduction Finite Element Method (SRFEM). The last one was also used to identify the relevant failure criteria for the finite element. By using different meshes of the same slope, their effect on the safety factor was observed.
Der Boden ist ein heterogenes Dreiphasensystem mit variierenden mechanischen Eigenschaften und wird meistens zu einem Baugrundmodell mit homogenen Schichten abstrahiert. Die Grundlagen sind dabei punktuelle Sondierungen/Bohrungen. Zur Beschreibung des Aufbaus der nicht untersuchten Zwischenbereiche werden Annahmen getroffen und die allgemeine Streuung der Bodenkennwerte wird in den Schichten nicht berücksichtigt, was zu Unsicherheiten führt. Um die natürliche Variabilität des Bodens direkt in die Bemessungen einbeziehen zu können, werden einzelne oder mehrere Schichten mit unterschiedlichen Parameterkombinationen abgebildet. Bei einer ausreichenden Anzahl wird statistisch davon ausgegangen, dass alle möglichen Verteilungen der Kennwerte betrachtet worden sind. Mit einer Monte Carlo Simulation kann anschließend die Versagenswahrscheinlichkeit der Böschungssituation ermittelt werden. Dieses Vorgehen wird im Bereich der Geotechnik als Random Finite Elemente Methode (RFEM) bezeichnet.
Im Zuge einer Masterarbeit wurde die technische Umsetzung des Verfahrens untersucht. Dieses wurde für die Stabilitätsberechnung einer theoretischen Modellböschung herangezogen und mit den Ergebnissen des Lamellenverfahrens und der Strength Reduction Finite Elemente Methode (SRFEM) verglichen. Letztere diente auch zur Identifizierung der maßgebenden Abbruchkriterien für die FE-Analysen.