Ground response during diaphragm wall installation in clay: centrifuge model tests

Abstract

A series of centrifuge model tests has been carried out to investigate the ground movements which occur during the installation of diaphragm walls in clay soils. The paper describes the centrifuge modelling technique, with reference to features such as the high initial in situ lateral earth pressures in overconsolidated clay deposits, and the stress and drainage boundary conditions imposed at the interface between the trench and the soil. The changes in pore water pressure and ground movements observed during the simulation of slurry trenching and concreting in a number of centrifuge model tests are described, and the influence of groundwater level and trench geometry is discussed. Ground movements were found to depend on a number of factors, including the initial groundwater level and the geometry (length/depth ratio) of the panel. The initial groundwater level is particularly important: soil surface settlements were reduced by a factor of 10 when a plane strain excavation was carried out with the water-table 10 m below ground level rather than at the soil surface. For a diaphragm wall trench 18·5 m deep and 1 m wide, three-dimensional effects were found to reduce the displacements at the centre-line of a single panel by a factor of 3 (compared with the plane strain case) for a panel 5 m long, but the benefit for a panel 10 m long was much smaller. Une série d'essais a été réalisée en centrifugeuse pour étudier les mouvements de terrains qui apparaissent lors de la mise en place de puvois moulées dans des sols argileux. L'article décrit la technique de modélisation par centrifugation qui reproduit des conditions telle que la triès forte pression latérale des terres régnant initialement dans une formation argileuse surconsolidée. Il décrit également les conditions limites de contrainte et de drainage imposées à Pinterface entre la tranchée et le sol. On décrit les variations de la pression interstitielle et les mouvements du terrain observés dans de nombreux essais de centrifugation simulant le creusement et le bétonnage, et on discute l'influence du niveau de la nappe et de la géométrie de la tranchée. Les mouvements du terrains semblent dépendre de plusieurs facteurs, entre autre du niveau initial de la nappe et de la géométrie du panneau (rapport longueur/profondeur). Le niveau initial de la nappe est particulièrement important: les tassements à la surface du sol, pour une excavation à déformation plane et une nappe située à 10 m en dessous du niveau du sol, sont divisés par 10 par rapport aux tassements observés avec une nappe affleurante. Pour une tranchée de mur diaphragme de 18,5 m de profondeur et de 1 m de large, la prise en compte de longueurs croissantes permet de réduire les déplacements calculés au milieu d'un panneau. Le déplacement pour un panneau de 5 m de long est divisé par 3 par rapport à celui calculé pour un panneau de longueur unité. Lorsque l'on passe à un panneau de 10 m de long, le gain est beaucoup plus faible.