Influence of the ratio between dilatancy angle and internal friction angle on stress distribution behind a gravity retaining wall

• Autorzy: Kowalska M.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents results of a numerical study of the influence of dilatancy angle on stress distribution behind a gravity retaining wall. The analysis has been conducted with the use of the finite element method. Elastic-perfectly plastic constitutive model with Coulomb-Mohr failure criterion was applied to simulate coarse soil behaviour. Twelve cases with different values of internal angle of friction ϕ’ (30°, 36° or 42°) and the ratio α between the dilatancy angle ψ’ and ϕ’ (0, 1/3, 2/3 or 1) were considered. The analysis has revealed that the influence of the choice of dilatancy angle value is observed mainly at the lowest part of the retaining wall, where the pressure acting on the wall is the highest. The resultant maximum stress may be there even 30% higher when α changes from 1 to 0, which is probably the main reason of the observed lower bearing capacity or divergence of calculations in the cases when the difference between ψ’ and ϕ’ is greater than 20°.

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy numerycznej wpływu kąta dylatancji na rozkład naprężeń za ścianą oporową. Analiza ta została przeprowadzona przy użyciu metody elementów skończonych. Do opisu zachowania gruntu użyto modelu sprężysto-idealnie plastycznego z kryterium zniszczenia Coulomba-Mohra. Uwzględniono dwanaście przypadków z różnymi wartościami kąta tarcia wewnętrznego ϕ’ (30°, 36° lub 42°) i stosunkiem α między wartościami kąta dylatacji ψ’ i ϕ’ (0, 1/3, 2/3 lub 1). Analiza wykazała, że wpływ wybóru wartości kąta dylatacji obserwowano głównie w najniższej części ściany oporowej, gdzie ciśnienie działające na ścianki jest najwyższa. Powstałe maksymalne naprężenie może być tam nawet o 30% wyższe gdy α zmienia się od 1 do 0, co jest prawdopodobnie głównym powodem obserwowanej niższej nośności lub rozbieżności obliczeń w przypadkach gdy różnica między ψ’ i ϕ’ jest większa niż 20°.

Słowa kluczowe

EN

dilatancy angle; internal angle of friction; gravity retaining wall; Coulomb-Mohr model; stress distribution

PL

kąt tarcia wewnętrznego; ściana oporowa; model Coulomba-Mohra; rozkład naprężeń

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 8, no. 1
• Strony: 77--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kowalska M.

• Faculty of Civil Engineering, Department of Geotechnics and Roads, Silesian University of Technology, ul. Akademicka 5, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Coulomb C. A.; Essai sur une application des regles de maximis et minimis a quelques problemes de statique relatifs a l'architecture (The test of the application of the rules of maximum and minimum in some problems of statics in architecture). Mem. de Math. et de Phys., presented at l’Acad. Roy. des Sci., Vol.7, 1776; p.343-387 (in French)
• [2] Rankine W. J. M.; On the stability of loose earth. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Vol.147, 1857; p.9-27
• [3] Potts D. M., Fourie A. B.; The behaviour of a propped retaining wall: results of a numerical experiment. Geotechnique, Vol.34, No.3, 1984; p.383-404
• [4] Bowles J. E.; Foundation analysis and design. Fifth ed., McGraw-Hill, 1997
• [5] Kowalska M.; Numerical study of the influence of dilatancy angle on bearing capacity and rotation of a gravity retaining wall. Proc. 15. Danube – European Conference on Geotechnical Engineering (DECGE 2014), Vienna, Austria, 2014
• [6] Serrano A., Olalla C., Perucho A.; Active and passive earth pressures on retaining walls assuming a non-linear strength criterion and constant dilatancy. Proc. 11. Congress of the International Society for Soil Mechanics, Lisbon, Portugal, 2007
• [7] Sadrekarimi A., Damavandinejad Monfared S.; Numerical investigation of the mobilization of active earth pressure on retaining walls. Proc. 18. International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris, France, 2013
• [8] PN-81/B-03020: Building soils. Foundation bases. Static calculation and design, 1985
• [9] Yaky J.; The coefficient of earth pressure at rest. Journal for Society of Hungarian Architects and Engineers, Vol.7, 1944; p.355-358
• [10] Gryczmański M.; Jeszcze o przyczynach awarii wysokiego nasypu w km 330+970 autostrady A4 (More about the causes of the damage of high embankment at 330+970 km of the A4 motorway). Proc. 23. Konferencja Naukowo-Techniczna “Awarie Budowlane”, Szczecin – Międzyzdroje, Poland, 2007; p.403-412 (in Polish)
• [11] Homand-Etienne F., Rapin H., Song Y.; Effect of aggregates angularity on granular material behaviour. Proc. International Conference on Micromechanics of Granular Media, Powders and Grains, ClermontFerrand, France, 1989
• [12] PN-83/B-03010: Retaining walls. Static calculation and design, 1993