Numerical modelling of the trap door problem

Abstract

The trap door problem is a useful model for providing a clearer understanding of the stress distribution around civil engineering structures such as anchor plates and tunnels. The passive mode can be used either to compute the uplift force of anchors or any buried structure which may be idealized as an anchor; the active mode can be used to compute the gravitational flow of a granular material between vertical walls or the soil reaction curve for tunnel design. Both modes of displacement are modelled numerically in this Paper using the finite element method. The results are presented in the form of influence charts, which may be used for both the passive and active modes to provide failure loads for a range of geometries and soil properties, using non-dimensionalized parameters. The use of these equations is compared with results obtained from other sources using both physical and numerical models. Le probleme de la trappe représente un modéle utile pour l'obtention d'une compréhension plus claire de la distribution des contraintes autour de structures du génie civil telles que les plaques d'ancrage et les tunnels. Le mode passif peut s'employer pour calculer la force d'arrachement des éléments d'ancrage ou d'une construction quel-conque ayant la fonction d'un element d'ancrage, tandis que le mode actif peut être utilisé pour calculer l'écoulement gravitationnel d'une matière granulée entre des murs verticaux ou la courbe de réaction du sol dans le cas d'un tunnel. Dans cet article les deux modes de déplacement sont model-és de fa&cidel;on numérique à l'aide de la méthode aux éléments finis. Les résultats sont présentés dans la forme de graphiques d'influence qui peuvent s'employer pour les modes passif et actif dans le but d'obtenir des chargements de rupture pour une serie de géométries et de propriétés du sol en uti-lisant des paramétres non-dimensionnes. L'emploi de ces équations est comparé aux résultats obtenus à partir d'autres sources en utilisant des modèles physiques et numériques.