Stability of unsupported axisymmetric excavations in soft clay

Abstract

The stability of an axisymmetric excavation has been given little attention in the past, even though axisymmetric excavations are common in the construction industry. Analytical upper bound solutions for the failure of an unsupported axisymmetric excavation are presented for conditions where the soil is treated as a rigid plastic material, satisfying the Tresca yield criterion and possessing an uniform undrained shear strength. Wall failure mechanisms are found to be more critical than base failure and combined wall-base failure modes. The width of the failure zone at the surface for the critical wall mechanism is found to be 0·4 times the depth of the excavation. The stability number given by the present analyses is lower than that obtained previously. On ne s'est guère penché dans le passé sur l'étude de la stabilité d'excavations axisymétriques, bien que ce genre d'excavations soit courant la pratique. L'article présente des solutions analytiques de limite supérieure se rapportant à la rupture d'une excavation axisymétrique non étayée pour des conditions dans lesquelles le sol est considéré comme un matériau plastique rigide dont les propriétés sont conformes au critère d'écoulement de Tresca et qui possède une résistance au cisaillement non drainée uniforme. On constate que les mécanismes de rupture de paroi sont plus critiques que les ruptures profondes et les modes combinés de rupture profonde–rupture de paroi. Dans le cas du mécanisme critique de rupture de paroi, on note que la largeur de la zone de rupture en surface est égale à 0·4 fois la profondeur de l'excavation. Le facteur de sécurité au renversement indiqué dans ces analyses est inférieur à celui qui a été obtenu précédemment.