Investigations  on    Mechanism  of Slope  Toppling  Failure  by  Centrifuge  Model  Testing

This  paper  presents  the  results  of  the  centrifuge  model  testing  for  the  investigation  of  the  mechanism  of  slope  toppling  failure.    The  tests  consist  of  two  steps.    In  step  1,  the  rectangular  gypsum  columns  failed  at  an  acceleration  of  78  g  ,  presenting  a  failure  model  that  had  3  stable  blocks  at  the  crown,  9  toppling  blocks  in  the  middle  and  one  sliding  block  at  the  toe.    The  numerical  model  proposed  in  a  separate  paper（Chen,  et  al,  1996）predicted  a  critical  acceleration  of  -0.58×10^-3    g  ,  a  magnitude  close  to  zero  provided  that  the  shear  strength  parameters  employed  is  based  on  Lajtai′s  theory（1969）.    Another  model  with  an  anchor  at  the  8th  block  produced  similar  failure  mode  at  an  acceleration  of  108  g  .    The  numerical  model  gave  a  critical  acceleration  of  7.08×10 ^-3  g  ,  very  close  to  zero  again.    In  step  2,  the  cement  block  with  iron  powder  and  sand  mixture  allowed  the  model  to  have  similar  unit  weight  and  mechanical  properties  to  those  of  rock.    A  joint  set  dipping  outside  the  slope  was  simulated  by  cutting  the  block  with  a  manual  saw.    The  model  failed  at  130  g  .    Cracks  developed  in  the  intact  concrete  bridges.    It  was  found  that  numerical  approaches  could  not  predict  the  acceleration  at  failure  unless  the  tensile  strength  of  the  concrete  was  reduced  from  the  original  4.81MPa to 1.58MPa,based  on  the  theory  of  fracture  mechanics.    In  so  doing,  the  numerical  method  gave  a  factor  of  safety  of  0.953.