RANDOM FINITE ELEMENT ANALYSIS OF SUPPORTED EXCAVATIONS CONSIDERING SPATIAL VARIABILITY

Jerry Luo, Sedat Sert, Wenping Gong, C. Hsein Juang

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoQuébec 2015: 68th Canadian Geotechnical Conference & 7th Canadian Permafrost Conference

Session: Uncertainty, Reliability, and Risk / Incertitude, fiabilité, et risque

ABSTRACT: This paper presents a study of the effect of spatial variability on the estimated lateral wall deflection and bending moment of a cantilever retaining wall that supports excavations in sands. A commercially available finite element program, PLAXIS, is adopted to predict the excavation-induced maximum lateral wall deflection and maximum bending moment. The spatial variability of the internal friction angle is modeled using random field theory. A series of systematical numerical simulations are performed based on the Monte Carlo simulation to investigate various levels of spatial effect. This study reveals that the spatial variability has considerable influence on the estimated maximum lateral deflection and maximum bending moment. The negligence of spatial variability of soil parameters will lead to an underestimation of the variation in the excavation-induced maximum wall deflection and maximum bending moment. The probability of failure for the serviceability limit state can be either overestimated or underestimated depending on the limiting lateral wall deflection. This study points to the importance of random field modeling in coping with the problem of excavations supported by cantilever retaining walls.

RÉSUMÉ: Cet article présente une étude de l'effet de la variabilité spatiale de la déviation de la paroi latérale estimée moment de flexion et d'un mur de soutènement en porte à faux qui prend en charge des fouilles dans les sables. Un programme d'éléments finis disponibles dans le commerce, PLAXIS, est adopté pour prévoir le maximum de déviation de paroi latérale induite par l'excavation et le moment de flexion maximale. La variabilité spatiale de l'angle de frottement interne est modélisé en utilisant la théorie des champs aléatoires. Une série de simulations numériques systématiques sont effectuées sur la base de la simulation Monte Carlo pour étudier les différents niveaux de l'effet spatial. Cette étude révèle que la variabilité spatiale a une influence considérable sur la déviation latérale maximale estimée et le moment de flexion maximale. La négligence de la variabilité spatiale des paramètres du sol va conduire à une sous-estimation de la variation de la déviation de la paroi maximale induite excavation et le moment de flexion maximale. La probabilité de défaillance pour l'état limite de service peut être surestimée ou sous-estimée en fonction de la limitation latérale déviation de mur. Cette étude souligne l'importance de la modélisation du champ aléatoire à faire face au problème de fouilles soutenues par des murs de soutènement en porte à faux.

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