Influence of toe restraint on reinforced soil segmental walls

Author： Huang Bingquan Bathurst Richard J. Hatami Kianoosh Allen Tony M.

ISSN： 1208-6010

Source： Canadian Geotechnical Journal, Vol.47, Iss.8, 2010-08, pp. : 885-904

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Abstract

A verified fast Lagrangian analysis of continua (FLAC) numerical model is used to investigate the influence of horizontal toe stiffness on the performance of reinforced soil segmental retaining walls under working stress (operational) conditions. Results of full-scale shear testing of the interface between the bottom of a typical modular block and concrete or crushed stone levelling pads are used to back-calculate toe stiffness values. The results of numerical simulations demonstrate that toe resistance at the base of a reinforced soil segmental retaining wall can generate a significant portion of the resistance to horizontal earth loads in these systems. This partially explains why reinforcement loads under working stress conditions are typically overestimated using current limit equilibrium-based design methods. Other parameters investigated are wall height, interface shear stiffness between blocks, wall facing batter, reinforcement stiffness, and reinforcement spacing. Computed reinforcement loads are compared with predicted loads using the empirical-based K-stiffness method. The K-stiffness method predictions are shown to better capture the qualitative trends in numerical results and be quantitatively more accurate compared with the AASHTO simplified method.Un modèle numérique vérifié FLAC est utilisé pour investiguer l’influence de la rigidité du pied horizontal sur la performance de murs de soutènement segmentés faits de sol renforcé en conditions de contraintes de travail (opérationnelles). Des essais en cisaillement à grande échelle à l’interface entre le bas d’un bloc modulaire typique et les plaques de nivellement de béton ou de pierre concassée ont été effectués. Les résultats de ces essais ont été utilisés pour déduire les valeurs de rigidité du pied. Les résultats des simulations numériques démontrent que la résistance du pied à la base d’un mur de soutènement segmenté en sol renforcé peut générer une portion importante de la résistance au chargement horizontal dans ces systèmes. Ceci explique en partie pourquoi les chargements de renforcement en conditions de contraintes de travail sont généralement surestimés à partir des méthodes courantes de conception basées sur les limites à l’équilibre. Les autres paramètres qui ont été évalués sont la hauteur du mur, la rigidité en cisaillement à l’interface entre les blocs, ainsi que l’espacement entre les renforcements. Les chargements de renforcement calculés sont comparés aux chargements prédits à l’aide de la méthode empirique basée sur la rigidité K. Les prédictions obtenues à partir de la méthode de la rigidité K permettent de mieux représenter les tendances qualitatives des résultats numériques et d’être plus précis quantitativement que la méthode AASHTO simplifiée.