ABSTRACT:

The stability of three key-blocks at the snake path cliff of Masada monument is studied using 2-D and 3-D static and pseudo-static limit equilibrium analyses under dry and saturated conditions. The block size varies between 500 to 1400 tons. The response of the blocks to seismically induced ground motions is monitored using in-situ displacement transducers. All three blocks exhibited a simultaneous displacement in the order of 1mm during a single seismic event at the Gulf of Eilat. The sensitivity of the blocks to remote seismic tremors is explained by a pronounced topographic effect at Masada, amounting to amplification by a factor of 3.5. The results of the stability analyses indicate that the 3-D solution requires higher support force in comparison to the 2-D solution when water pressures in the joints is considered. It is therefore concluded that in the solution of rock slope stability problems where joint water pressures can be developed, application of two-dimensional solutions could be ominously un-conservative. Application of 2-D true dynamic DDA code in the north face of the mountain is performed where the slope consists of several hundred blocks. It is demonstrated that the duration of earthquake vibration is key factor in the numerical prediction of anticipated damage.

RÉSUMÉ:

La stabilite de trois blocs_sur la falaise du sentier des serpents au monument de Masada est etudiee par analyse 2-D et 3-D d'equilibre statique et pseudo-statique limite sous des conditions seches et saturees. La dimension du bloc varie entre 500 et 1400 tonnes. La reaction des blocs aux mouvements de terrains d'origine sismique est suivie a I'aide de transducers de deplacement installes in-situ. Tous les trois blocs ont reagi simultanement par un deplacement d'environ 1 mm. a une secousse sismique qui s'est produite dans Ie Golfe d'Eilat. La sensibilite de ces blocs aux secousses sismiques lointaines s'explique par un effet topographique' prononce a Masada, qui peut atteindre une amplification d'un facteur de 3.5. Les resultats de I'analyse de stabilite demontrent que la solution 3-D exige une force de support plus importante que celle de 2-D lorsqu'on considere les pressions d'eau_qui agissent sur les joints.

ZUSAMMENFASSUNG:

Die Stabilitat von drei kritischen Felsblöcken an der Klippe des "Schlangenpfads" (Gedenkstatte Massada) wurde mit Hilfe von statischen 2-D, 3-D und pseudostatischen Grenzgleichgewichts-Analysen sowohl unter trockenen ales auch unter gesattigten Bedingungen untersucht. Die Blockgröβe variiert zwischen 500 und 1400 Tonnen. Die Reaktion der Blöcke auf seismisch induzierte Bewegungen des Untergrunds wurden durch in-situ Versetzungsmesser verfolgt. Alle drei Blöcke wiesen wlihrend eines einzelnen leichten Erdbeben im Golf von Eilat eine simultane Versetzung in der Gröβenordnung von einem Millimeter auf. Die Empfindlichkeit der Blöcke auf entfernte seismische Ereignisse laβt sich erklaren durch eine deutlich topographischen Effekt bei Massada, der zu einer Verstarkung in der Gröβenordnung von 3.5 fuehrt. Die Ergebnisse der Stabilitatsanalysen zeigen, daβ die 3-D Lösung eine gröβere Tragkraft im Vergleich zur 2-D Lösung verlangt, wenn Wasserdruck in den Klueften mit einbezogen wird. Von daher ergibt sich die Schluβfolgerung, daβ bei der Untersuchung von Problemen der Hangstabilitat, bei denen Druecke von Kluftwassern entstehen können, die 'Anwendung von zweidimensionalen Lösungen unheilvoll unkonservativ sein kann.

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INTRODUCTION

This paper summarizes preliminary results of a comprehensive rock slope stability research program, awarded to the Geological Engineering Group at Ben-Gurion University by Israel National Park Authority. The study was originated due to an expected increase in visitor flow to the site, following the recent construction of a new cable car station at the eastern cliff of the mountain. The goal of this research is to study rock slope stability in the most frequently visited areas under static, dynamic (pseudo-static analysis), and cleft-water loads. This research program is not involved in the engineering analysis and design associated with the construction of the new cable car station, or with monitoring its performance. Masada is perhaps the most important national monument in Israel. It is an uplifted, elongated, geological structure (a horst), situated on the western margins of the seismically active Dead Sea rift valley (Figure 1). The mountain consists of bedded dolomites with vertical, closely spaced, open, and very persistent rock joints striking roughly parallel and normal to its long.

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