Numerical modelling of gabion retaining wall under loading and unloading

• Autorzy: Grodecki Michał

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2021.137160

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne muru oporowego z gabionów przy obciążeniu i odciążeniu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Main goal of this paper is to present results of the numerical simulations of a real-scale gabion retaining wall tests. 4.5 m high wall was loaded and unloaded with water pressure, displacements of the crest of the wall were measured. Finite Element Method was used to simulate experiment and obtained results are compared with experimental ones. Usage of homogenized Coulomb-Mohr type continuum for gabions is proposed. Strength parameters of the model (cohesion and friction angle) are estimated on the base of large scale triaxial tests of the gabions and static tensile tests of the mesh. Influence of the “cut-off” condition on obtained results is analyzed. Elastic model for gabions is used for comparison of the results. Interface elements and truss joints between the gabions are used to simulate joints between gabions with limited strength. Good correlation between displacements obtained in experiment and numerical simulations was observed, especially in loading phase, so presented methodology of numerical modelling allows to model gabion retaining walls behavior close to the reality and could be used in engineering practice.

PL

Artykuł przedstawia wyniki symulacji numerycznych testów rzeczywistego muru oporowego z gabionów. Mur o wysokości 4.5 m był obciążany ciśnieniem wody i odciążany, mierzono przemieszczenia jego korony. Metoda Elementów Skończonych została wykorzystana do zasymulowania badań laboratoryjnych, porównano uzyskane wyniki z otrzymanymi doświadczalnie. Zaproponowano wykorzystanie zhomogenizowanego ośrodka typu Coulomba - Mohra do modelowania gabionów. Parametry wytrzymałościowe (kohezję i kąt tarcia wewnętrznego) oszacowano na bazie testów trójosiowych gabionów i testów statycznego rozciągania siatki. Analizowano wpływ warunku „cut-off” (braku nośności na rozciągania) na uzyskiwane wyniki. Dla porównania wykorzystano model sprężysty gabionów. Elementy kontaktowe i łączniki kratownicowe wykorzystano do zamodelowania połączeń pomiędzy gabionami o ograniczonej wytrzymałości. Zaobserwowano dobrą zgodność obliczonych numerycznie i pomierzonych laboratoryjnie przemieszczeń (szczególnie w fazie obciążenia), tak więc zaprezentowana metodologia pozwala na bliskie rzeczywistości zamodelowanie zachowania się konstrukcji z gabionów i może być wykorzystywana w praktyce inżynierskiej.

Słowa kluczowe

EN

gabion; retaining wall; finite element method; FEM; homogenization; numerical modelling; loading; unloading

PL

gabion; mur oporowy; metoda elementów skończonych; MES; homogenizacja; modelowanie numeryczne; obciążenie; odciążenie

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 67, nr 2
• Strony: 155--164
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il.

Twórcy

autor

Grodecki Michał

• Cracow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Cracow, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-1554-0555

Bibliografia

• [1] Agostini R., Cesario L., Conte A., Masetti M., Papetti A. Flexible Gabion Structures In Earth Retaining Walls. Officine Maccaferri, Bolonia; 1987.
• [2] Bathurst R.J., Rajagopal K. Large-scale triaxial compression testing of geocell reinforced granular soils. Geotechnical Testing Journal 1993; vol. 16 no. 3: 296-303. https://doi.org/10.1520/GTJ10050J
• [3] Bergado D.T., Youwai S., Teerawattanasuk C., Visudmedanukul P. The interaction mechanism and behavior of hexagonal wire mesh reinforced embankment with silty sand backfill on soft clay. Computers and Geotechnics 2003; 30: 517-534. https://doi.org/10.1016/S0266-352X(03)00054-5
• [4] Bertrand D., Nicot F., Gotteland P., Lambert S. Modelling a geo-composite cell using discrete analysis. Computers and Geotechnics 2005; 32: 564-577. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2005.11.004
• [5] Bertrand D., Nicot F., Gotteland P., Lambert S. Discrete element method (DEM) numerical modeling of double-twisted hexagonal mesh. Canadian Geotechnical Journal 2008; 45(8): 1104-1117. https://doi.org/10.1139/T08-036
• [6] Der-Guey L., Bor-Shun H., Shin-Hwei L. Deformation analyses of gabion structures. In: Proceedings of Interpraevent 2010, Taiwan.
• [7] Grodecki M. Numerical modelling of gabion joints. Technical Transactions 2017; 2: 83-89. https://doi.org/10.4467/2353737XCT.17.019.6212
• [8] Grodecki M. Finite element modelling of the hexagonal wire mesh. Archives of Civil Engineering 2020; vol. LXVI issue 3: 705-720. https://doi.org/10.24425/ace.2020.134422
• [9] Grodecki M., Urbański A. Landsliding slope supported by gabions - a case study and the methodology of numerical modelling. Technical Transactions 2018; 12: 53-59. https://doi.org/10.4467/2353737XCT.18.185.9673
• [10] Jayasree P.K. Performance of gabion faced reinforced earth retaining walls. PhD Thesis, Cochin University of Science and Technology, 2008
• [11] Lambert S., Nicot F., Gotteland P. Uniaxial compressive behavior of scrapped tire and sand-filled wire netted geocell with a geotextile envelope. Geotextiles and Geomembranes 2011; 29: 483-490. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2011.04.001
• [12] Thoeni K. Lambert C. Giacomini A. Sloan S.W. Discrete modelling of hexagonal wire meshes with a stochastically distorted contact model. Computers and Geotechnics 2012: 49: 158-169. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2012.10.014
• [13] Yang G., Huang X., Lin Y. Test study on engineering properties of gabion structures. In: Proceedings of International Symposium on Geoenvironmental Engineering ISGE2009, Hangzhou, China. https://doi.org/0.1007/978-3-642-04460-1_101

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).