3D numerical modelling of earth pressures on a non-yielding rigid wall due to compaction efforts

ABSTRACT: This paper investigates the simulation of the impact of compaction efforts on buried non-yielding rigid structures utilizing three-dimensional finite element models. The model presents the impact of a five-lift compaction process on a rigid wall that was tested in the laboratory facility at the National Chiao Tung University (NCTU) in Taiwan. The numerical modelling results are validated with measurements from the experimental data. The numerical analysis simulates the backfill soil material via three commonly used material models: the linear elastic (LE), Mohr-Coulomb (MC), and hardening soil (HS) models. The results of the 3D modelling show that the HS model estimates the soil response to backfilling efforts more efficiently than the other material models. Moreover, this study suggests two techniques for simulating the compaction efforts for compacting and densifying the soil from the loose state to the compacted dense state: by using surface pressure loading, or prescribed surface displacements.

RÉSUMÉ: Cet article examine l’impact de la simulation des efforts de compactage en appliquant la modélisation numérique 3D sur les structures rigides non cédantes enfouies. Le modèle actuel est réalisé pour simuler le processus de compactage de cinq ascenseurs sur une installation à paroi rigide à l’Université nationale Chiao Tung (NCTU) à Taïwan. Les résultats numériques sont validés avec les mesures réelles des données expérimentales. L’analyse numérique a simulé le matériau du sol de remblayage en utilisant trois modèles de matériaux courants : élastique linéaire (LE), Mohr-Coulomb (MC) et sol durcissant (HS). Les résultats du modèle 3D montrent l’efficacité de l’utilisation du modèle SH pour estimer la réponse du sol aux efforts de remblayage par rapport à d’autres modèles de matériaux. De plus, cette étude suggère deux techniques pour simuler l’effort de compactage en utilisant les charges de pression de surface et les déplacements de surface prescrits pour compacter et densifier le sol de l’état lâche à l’état dense compacté.