Yield design of reinforced earth walls by a homogenization method

Abstract

The increasing use of the reinforced earth technique in geotechnical engineering requires the development of reliable and practical yield design methods for reinforced earthworks. The method presented in this Paper originates from the idea that, from a macroscopic point of view, reinforced earth can be regarded as a homogeneous material with anisotropic properties, owing to the existence of privileged orientations due to the reinforcing strips. The strength criterion of such an equivalent material, which can be determined theoretically starting from the strength data of the reinforced earth components, turns out to be of the anisotropic frictional type. This criterion is applied to the stability analysis of a reinforced earth wall, making use of the yield design kinematic approach with rigid block failure mechanisms. The theoretical estimates obtained for the collapse height of the wall through this method appear to be in better agreement with experimental results than the values derived from classical design methods. Despite some limitations outlined in the Paper, the proposed yield design homogenization procedure may become an appropriate design method for reinforced soil structures in general. L'emploi de plus en plus répandu de la terre armée dans le domaine de la construction géotechnique, nécessite I'élaboration de méthodes de dimensionnement à la rupture des ouvrages en terre armée qui soient à la fois fiables et simples à utiliser. La méthode ici proposée part de I'idée selon laquelle la terre armée peut à l'échelle des ouvrages être considérée comme un matériau homogène mais anisotrope en raison de l'orientation privilégée des armatures de renforcement. Le critère de résistance d'un tel matériau équivalent, déterminé par voie théorique à partir de ceux des constituants de la terre armée, apparaÎt comme du type ‘frottant anisotrope’. Un tel critère est appliqué à l'analyse de stabilité d'un mur de soutènement en terre armée par une méthode cinématique de calcul à la rupture utilisant des mécanismes de rupture par blocs. Les estimations théoriques de la hauteur critique du mur que l'on obtient ainsi, se révèlent être en meilleur accord avec l'expérience que celles provenant des méthodes classiques de dimensionnement. En dépit de certaines limitations qui sont évoquées dans l'article, I'approche par homogénéisation en calcul à la rupture ainsi proposée est susceptible de constituer une méthode de dimensionnement efficace pour les ouvrages en sols renforcés.