A Theoretical Study of the Pressures Acting on a Rigid Wall by a Sloping Earth or Rock Fill

Abstract

The pressures acting on a rigid retaining wall by a sloping backfill of an idealized, c, ø, γ, material were evaluated by the theory of plasticity for both associated and non-associated flow rule materials. Lower bound solutions for passive pressure failure states were tirst established. The velocity field was then derived from the stress field and the kinematic admissibility of the velocity field for wall translation and rotation was investigated. Unique solutions were obtained for an associated flow rule material, provided the wall was translated or rotated about the base. A comparison of the theoretical values of the components of passive thrust for a ‘rough’ interface with reliable experimental values for a granular soil showed that the theoretical values for ø=øcv, ψ=0, agreed very closely with the measured ultimate values. The non-uniform strain distribution in the soil mass does not allow the simultaneous development of the peak stress ratio at all points in the failure zones, thus the plasticity solution with ø=ød (peak) and ψ= ψp (peak), or ød, can only provide an upper bound to the maximum possible passive thrust. The results presented in the Paper are applicable to the analysis of a gravity dam stabilized by a sloping earth or rock fill placed against the down-stream face. On a évalué les pressions qui agissent sur un mur de rétention rigide sous l'influence dun remblai en pente constitué d'un mat ériau idéalisé c, ø, γ au moyen de la théorie de la plasticit é pour des mat ériaux suivant ou ne suivant pas la règle de l'écoulement associé. On a d'abord établi les limites inférieures des états de rupture par but ée. On a alors déduit le champ des vitesses du champ des contraintes et on a étudié la possibilit é cinétique du champ de vitesses pour une translation et une rotation du mur. On a obtenu des solutions uniques dans le cas des mat ériaux qui suivent la règle de l'écoulement associé, en supposant que le mur était déplacé ou tourné relativement à sa base. On a montré, en comparant les valeurs théoriques des composantes de la but ée pour une surface de contact ‘rugueuse’ aux valeurs expérimentales mesurées sur un sol grenu, que les valeurs théoriques obtenues pour ø= øcv, ψ=0, correspondaient aux valeurs limites mesurées. La non-uniformit é de la distribution des déformations dans la masse du sol ne permet pas que le développement de la valeur maximum du rapport des contraintes se produise au même moment en tous les points des zônes de rupture, ce qui entraine que la solution obtenue au moyen de la théorie de la plasticit é pour ø= ød(max) et ψ=ψp(max) ou ød ne peut que fournir une limite supérieure de la but ée maximale possible. Les résultats présent és dans la communication peuvent être appliqués à l'analyse des barrages poids stabilisés par un talus en terre ou en remblai rocheux placé sur la face aval.