Assessment of seismic performace of a Reinforced Earth wall using dynamic analysis

Ali Amini, Bill Brockbank, Ernest Naesgaard

In the proceedings of: GEO2010 Calgary: 63rd Canadian Geotechnical Conference & 6th Canadian Permafrost Conference

Session: T3-B

ABSTRACT: A major project in the Greater Vancouver, BC, Canada, the Port Mann/Highway 1 project, is currently underway and includes construction of a new Port Mann Bridge over the Fraser River, widening Highway 1 for a distance of about 37 km and several mechanically stabilized earth (MSE) walls. The required seismic performance criteria for MSE walls were immediate functionality, repairable damage and no collapse after project design earthquakes with return periods of 475 yr, 975 yr and 2475 yr, respectively. To assess the seismic performance of a 12m high Reinforced Earth retaining wall on firm ground foundation, a series of two dimensional numerical dynamic analyses using the program FLAC were performed. The wall consisted of 16 layers of 9m long galvanized steel reinforcing strips at vertical spacing of 0.75m. The number of strips per metre length of the wall increased with depth. Numerical analyses indicated relative displacements within the reinforced earth structure in the range of less than 0.1m, 0.2m and 0.5m under 475 yr, 975 yr and 2475 yr design earthquakes, respectively. A number of strip layers yielded structurally, however the maximum calculated axial strains were less than 0.6%, 1.4% and 4.4% under 475 yr, 975 yr and 2475 yr design earthquakes, respectively and well below the allowable rupture strain.

RÉSUMÉ: Le grand projet « Port Mann/ Autoroute 1 » est actuellement en cours dans la région du Grand Vancouver en Colombie Britannique. Ce projet inlcut la construction du nouveau pont Port Mann au dessus du fleuve Fraser, l'élargissement de l'Autoroute 1 sur une distance d'environ 37 km ainsi que plusieurs murs en terre mécaniquement stabilisée (TMS). Les critères d'exécution sismiques requis pour les murs TMS étaient : foncitonnalité immédiate, dommages réparables et aucun écroulement pour des tremblements de terre de conception avec des périodes de retour de 475 ans, 975 ans et 2475 ans, respectivement. Afin d'évaluer la perfomance sismique d'un mur de soutènement de Terre Armée de 12 m de hauteur et sur un sol de fondation ferme, une série d'analyses dynamiques numériques à deux dimensions a été effectuée. Le mur se composait de 16 couches d'inclusions métalliques de renforcement galvanisées de 9 m de long et avec un espacement vertical de 0.75m. Le nombre d'inclusions par mètre linèaire du mur augmentait avec la profondeur. Les analyses numériques ont montré des déplacement s relatifs au sein de la structure en terre armée dans des limites de moins de 0.1m, 0.2m et 0.5m pour des tremblements de terre de conception de 475 ans, 975 ans et 2475 ans, respectivement. Un nombre de couches d'inclusions a atteint, structuralement, la limite d'élasticité, cependant les valeurs maximales calculées pour l'allongement axial étaient moins de 0.6%, 1.4% et 4.4% pour des tremblements de terre de conception de 475 ans, 975 ans et 2475 ans, respectivement et bien au-dessous de l'effort de rupture admissible.

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