Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2009.09a
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pp.27-50
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2009
This paper describes an adaptive management approach for predicting, monitoring, and controlling ground movements associated with excavations in urban areas. Successful use of monitoring data to update performance predictions of supported excavations depends equally on reasonable numerical simulations of performance, the type of monitoring data used as observations, and the optimization techniques used to minimize the difference between predictions and observed performance. This paper summarizes each of these factors and emphasizes their inter-dependence. Numerical considerations are described, including the initial stress and boundary conditions, the importance of reasonable representation of the construction process, and factors affecting the selection of the constitutive model. Monitoring data that can be used in conjunction with current numerical capabilities are discussed, including laser scanning and webcams for developing an accurate record of construction activities, and automated and remote instrumentations to measure movements. Self-updating numerical models that have been successfully used to compute anticipated ground movements, update predictions of field observations and to learn from field observations are summarized. Applications of these techniques from case studies are presented to illustrate the capabilities of this approach.
Hemu Karira;Dildar Ali Mangnejo;Aneel Kumar;Tauha Hussain Ali;Syed Naveed Raza Shah
Geomechanics and Engineering
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v.32
no.4
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pp.427-443
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2023
Across the globe, rapid urbanization demands the construction of basements for car parking and sub way station within the vicinity of high-rise buildings supported on piled raft foundations. As a consequence, ground movements caused by such excavations could interfere with the serviceability of the building and the piled raft as well. Hence, the prediction of the building responses to the adjacent excavations is of utmost importance. This study used three-dimensional numerical modelling to capture the effects of twin excavations (final depth of each excavation, He=24 m) on a 20-storey building resting on (4×4) piled raft. Because the considered structure, pile foundation, and soil deposit are three-dimensional in nature, the adopted three-dimensional numerical modelling can provide a more realistic simulation to capture responses of the system. The hypoplastic constitutive model was used to capture soil behaviour. The concrete damaged plasticity (CDP) model was used to capture the cracking behaviour in the concrete beams, columns and piles. The computed results revealed that the first excavation- induced substantial differential settlement (i.e., tilting) in the adjacent high-rise building while second excavation caused the building tilt back with smaller rate. As a result, the building remains tilted towards the first excavation with final value of tilting of 0.28%. Consequently, the most severe tensile cracking damage at the bottom of two middle columns. At the end of twin excavations, the building load resisted by the raft reduced to half of that the load before the excavations. The reduced load transferred to the piles resulting in increment of the axial load along the entire length of piles.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.31
no.2C
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pp.65-74
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2011
This paper presents an analysis of excavation behavior of an earth retaining wall supported by large diameter soil-cement blocks at a field trial site. The concept and design philosophy of the large soil-cement block reinforcement are described first. The wall behavior during sequential excavations up to 9.8 m is analyzed based on the measured lateral wall movements and earth pressures. The settlements of adjacent ground are examined by field measurements and inverse numerical analysis. The results indicate that, when the lengths of the soil-cement blocks were over 0.45 H (H: wall height), the displacements and the earth pressures induced by the excavations were similar to those supported by conventional methods such as soil nailing.
To stabilize the excavations in urban area, soil anchorage is among the very common methods in geotechnical engineering. A more efficient deformation analysis can potentially lead to cost-effective and safer designs. To this end, a total of 116 three-dimensional (3D) finite element (FE) models of a deep excavation supported by tie-back wall system were analyzed in this study. An initial validation was conducted through examination of the results against the Texas A&M excavation cases. After the validation step, an extensive parametric study was carried out to cover significant design parameters of tie-back wall system in deep excavations. The numerical results indicated that the maximum horizontal displacement values of the wall (δhm) and maximum surface settlement (δvm) increase by an increase in the value of ground anchors inclination relative to the horizon. Additionally, a change in the wall embedment depth was found to be contributing more to δvm than to δhm. Based on the 3D FE analysis results, two simple equations are proposed to estimate excavation deformations for different scenarios in which the geometric configuration parameters are taken into account. The model proposed in this study can help the engineers to have a better understanding of the behavior of such systems.
Xiang, Yuzhou;Goh, Anthony Teck Chee;Zhang, Wengang;Zhang, Runhong
Geomechanics and Engineering
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v.14
no.4
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pp.315-324
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2018
With rapid economic growth, numerous deep excavation projects for high-rise buildings and subway transportation networks have been constructed in the past two decades. Deep excavations particularly in thick deposits of soft clay may cause excessive ground movements and thus result in potential damage to adjacent buildings and supporting utilities. Extensive plane strain finite element analyses considering small strain effect have been carried out to examine the wall deflections for excavations in soft clay deposits supported by diaphragm walls and bracings. The excavation geometrical parameters, soil strength and stiffness properties, soil unit weight, the strut stiffness and wall stiffness were varied to study the wall deflection behaviour. Based on these results, a multivariate adaptive regression splines model was developed for estimating the maximum wall deflection. Parametric analyses were also performed to investigate the influence of the various design variables on wall deflections.
In this study, the behavior of self-supported earth retaining wall with stabilizing piles was investigated by using a numerical study and field tests in urban excavations. This earth retaining wall can provide stable support against lateral earth pressures through its use of stabilizing piles that provide passive resistance to lateral earth pressures arising due to ground excavations. Field tests at two sites were performed to verify the performance of instrumented retaining wall with stabilizing piles. Furthermore, detailed 3D numerical analyses were conducted to provide insight into the in situ wall behavior. The 3D numerical methodology in the present study represents the behavior of the self-supported earth retaining wall with stabilizing piles. A number of 3D numerical analyses were carried out on the self-supported earth retaining wall with stabilizing piles to assess the results stemming from wide variations of influencing parameters such as the soil condition, the pile spacing, the distance between the front pile and the rear pile, and the pile embedded depth. Based on the results of the parametric study, the maximum horizontal displacement and the maximum bending moment significantly decreased when the retaining wall with stabilizing piles is used. Moreover, the horizontal displacement reduction effect of influencing parameters such as the pile spacing and the distance between the front pile and the rear pile is more sensitive in sandy soil, with a higher friction angle compared to clayey soil. In engineering practice, reducing the pile spacing and increasing the distance between the front pile and the rear pile can effectively improve the stability of the self-supported earth retaining wall with stabilizing piles.
Earth berms are often left in place to support retaining walls or piles in order to eliminate horizontal struts in excavations of soft soil areas. However, if the excavation depth is relatively large, an earth berm-supported retaining system may not be applicable and could be replaced by a multi-bench retaining system. However, studies on multi-bench retaining systems are limited. The goal of this investigation is to study the deformation characteristics, internal forces and interaction mechanisms of the retaining structures in a multi-bench retaining system and the failure modes of this retaining system. Therefore, a series of model tests of a two-bench retaining system was designed and conducted, and corresponding finite difference simulations were developed to back-analyze the model tests and for further analysis. The tests and numerical results show that the distance between the two rows of retaining piles (bench width) and their embedded lengths can significantly influence the relative movement between the piles; this relative movement determines the horizontal stress distribution in the soil between the two rows of piles (i.e., the bench zone) and thus determines the bending moments in the retaining piles. As the bench width increases, the deformations and bending moments in the retaining piles decrease, while the excavation stability increases. If the second retaining piles are longer than a certain length, they will experience a larger bending moment than the first retaining piles and become the primary retaining structure. In addition, for varying bench widths, the slip surface formation differs, and the failure modes of two-bench retained excavations can be divided into three types: integrated failure, interactive failure and disconnected failure.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2008.10a
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pp.1251-1258
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2008
The purpose of this research is to introduce the new temporary earth retaining wall system using landslide stabilizing piles. This system is a self-supported retaining wall(SSR) without installing supports such as tiebacks, struts and rakers. The SSR is a kind of gravity structures consisting of twin parallel lines of piles driven below dredge level, tied together at head of soldier piles and landslide stabilizing piles by beams. There are three types of excavation wall structures: standard method for medium retained heights(<8.0m), internal excavation method and slope excavation method for deep-excavation applications(>8.0m). In the present study, the measured data from seven different sites which the SSR was used for excavation were collected and analyzed to investigate the characteristic behavior lateral wall movements associated with urban excavations in Korea.
The purpose of this research is to introduce the new temporary earth retaining wall system using landslide stabilizing piles. This system is a self-supported retaining wall (SSR) without installing supports such as tiebacks, struts and rakers. The SSR is a kind of gravity structures consisting of twin parallel lines of piles driven below excavation level, tied together at head of soldier piles and landslide stabilizing piles by beams. In order to investigate applicability and safety of this system, a series of experimental model tests were carried out and the obtained results are presented and discussed. Furthermore, the measured data from seven different sites on which the SSR was used for excavation were collected and analyzed to investigate the characteristic behavior lateral wall movements associated with urban excavations in Korea. It is observed that lateral wall movements obtained from the experimental model is in good agreement with the general trend observed by in site measurements.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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