Effect of spatial variability of soil property on the responses of braced excavations

Z Luo

In the proceedings of: GeoVancouver 2016: 69th Canadian Geotechnical Conference

Session: FUNDAMENTALS-I Risk & Reliability

ABSTRACT: This paper presents a study of the effect of vertical spatial variability on the estimated lateral wall deflection in braced excavations in sands. The excavation-induced lateral wall deflection is predicted by finite element method, and the soil spatial variability is modeled with random field theory. The Monte Carlo simulations are conducted to investigate various levels of spatial effect of soil property. This methodology is termed random finite element modeling (RFEM) and has been applied in various geotechnical problems. However, it is the first time to use RFEM in a complicated soil-structure interaction problem such as braced excavations. The RFEM of a hypothetical braced excavation shows that the spatial variability has a significant influence on the estimated maximum lateral wall deflection. If the spatial variability of soil property is neglected, the predicted probability of serviceability failure can be either overestimated or underestimated, depending on the limiting wall deflection. The conclusions are only suitable for this case study, and this study serves as a framework for investigating spatial effect in a sophisticated geotechnical engineering problem.

RÉSUMÉ: Cet article présente une étude de l'effet de la variabilité spatiale verticale sur la déviation de la paroi latérale estimée dans les fouilles contreventés dans les sables. Le latéral déflexion de la paroi induite par l'excavation est prédite par la méthode des éléments finis, et le sol de la variabilité spatiale est modélisé avec la théorie des champs aléatoires. Les simulations de Monte Carlo sont menées pour étudier les différents niveaux de l'effet spatial de la propriété du sol. Cette méthodologie est appelée aléatoire modélisation par éléments finis (RFEM) et a été appliquée dans divers problèmes géotechniques. Cependant, il est la première fois d'utiliser RFEM dans un problème complexe d'interaction sol-structure telles que les fouilles contreventements. Le RFEM d'une excavation braced hypothétique montre que la variabilité spatiale a une influence significative sur la déviation estimée de la paroi latérale maximale. Si la variabilité spatiale de la propriété du sol est négligé, la probabilité prédite d'échec de maintenabilité peut être soit surestimée ou sous-estimée, en fonction de la paroi de déviation limitant. Les conclusions ne conviennent que pour cette étude de cas, et cette étude sert de cadre pour étudier l'effet spatial dans un problème d'ingénierie géotechnique sophistiqué.

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Cite this article:
Z Luo (2016) Effect of spatial variability of soil property on the responses of braced excavations in GEO2016. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

@article{3722_0720182205,author = Z Luo,title = Effect of spatial variability of soil property on the responses of braced excavations,year = 2016}