Three-Dimensional Analysis of Circular Diaphragm Wall Behavior

Abstract

المنشآت الساندة هي منشآت تسمح بحجز منحدر عمودي أو جدران حفر تظهر استقرارًا غير كاف وغالبا ما تُستخدم الجدران الحاجزة كأنظمة دعم للاحتفاظ بالتربة لتمكين عمليات الحفر. يتطلب استقرار الهياكل التحتية ذات الارتفاعات الكبيرة في التربة متعددة الطبقات بالمناطق الحضرية دراسة تأخذ في الاعتبار جميع العوامل التي تؤثر على سلوكها. لذلك، يجب أن تضمن المنشآت الساندة استقرار الكتلة الترابية المحيطة في الجزء العلوي كما في الجزء السفلي، يقدم هذا البحث تحليل وتصميم عمود جدار حاجز دائري عمودي عميق. تتناول هذه الدراسة نمذجة ثلاثية الأبعاد للهيكل باستخدام برنامج PLAXIS 3D بالاعتماد على المعلومات والبيانات المجمعة (الخصائص الهندسية، الخصائص الجيوتقنية، الخصائص الجيومترية، الخصائص الهندسية والميكانيكية للتربة، خصائص المواد، مستوى المياه، الأحمال المتوقعة) وادراجها بالبرنامج ثم تشغيل التحليل ومراقبة التشوهات والازاحات التي تحدث في التربة، وسلوكها، ومقارنتها بالبيانات المتوقعة والمتاحة. القياسات التي تم إجراؤها بعد الحفر تمت مقارنتها بالنتائج العددية، مما أدى إلى نتائج مشجعة. درست دراسة تحليلية تأثير مستوى المياه الجوفية وسماكة جدار الحجاب الحائل على التشوهات. كشفت هذه الدراسة أن التشوه كان أقل في طبقات التربة الأعمق وأن مستويات المياه الجوفية المرتفعة خففت من آثار التشوه. العلاقة بين التشوه والعمق ومستوى المياه الجوفية غير خطية، مع استجابة متسقة للتربة لمستويات مختلفة من المياه الجوفية. أدت الجدران الأكثر سمكًا إلى تحسين كبير في مقاومة التشوه، خاصة في الأعماق الكبيرة

Supporting structures are installations that allow for the retention of a vertical slope or excavation walls that exhibit insufficient stability and the diaphragm walls are often used as earth retention support system for enabling excavations The stability of large-height underground structures in multilayer soil within urban areas requires a study that takes into account all the factors affecting their behavior. Therefore, supporting structures must ensure the stability of the surrounding soil mass both at the top and at the bottom. This research deals with the three-dimensional modeling of the structure in PLAXIS3D software using the collected information and data (geometric properties, geotechnical properties, engineering and mechanical properties of the soil, material properties, water level, expected loads), then running the analysis and observing the deformations and the displacement occurring in the soil, its behavior, and comparing it with the expected and available data. Measurements taken after excavation were compared with numerical results, yielding encouraging outcomes. A parametric study examined the impact of groundwater level and diaphragm wall thickness on deformations, finding less deformation in deeper soil layers and higher water tables mitigating deformation impacts. The relationship between deformation, depth, and groundwater level is non-linear, with consistent soil response across varying groundwater levels. Thicker walls significantly improved deformation resistance, especially at greater depths.

Les ouvrages de soutènement sont des ouvrages permettant de retenir un talus vertical ou les parois d’une excavation qui présente une stabilité insuffisante et les parois moulées sont souvent utilisées comme système de soutènement pour permettre les excavations. La stabilité des structures souterraines de grande hauteur dans sol multicouche en milieu urbain nécessite une étude qui prend en compte tous les facteurs affectant leur comportement. Donc, les ouvrages de soutènement doivent assurer la stabilité du massif de sol environnant à l’amont comme à l’aval. Cette recherche traite de la modélisation tridimensionnelle de la structure dans le logiciel PLAXIS 3D en utilisant les informations et les données collectées (propriétés géométriques, propriétés géotechniques, propriétés d'ingénierie et mécaniques du sol, propriétés des matériaux, niveau d'eau, charges prévues), puis de l'exécution de l'analyse et de l'observation des déformations et des déplacements se produisant dans le sol, de son comportement, et de la comparaison avec les données attendues et disponibles. Les mesures effectuées après l'excavation ont été comparées aux résultats numériques, obtenant des résultats encourageants. Une étude paramétrique a examiné l'impact du niveau de la nappe phréatique et de l'épaisseur du diaphragme de la paroi moulée sur les déformations. Cette étude a révélé que les déformations étaient moindres dans les couches de sol plus profondes et que les niveaux de nappe phréatique plus élevés atténuaient les impacts des déformations. La relation entre la déformation, la profondeur et le niveau de la nappe phréatique est non linéaire, avec une réponse cohérente du sol à différents niveaux de nappe phréatique. Des murs plus épais ont significativement amélioré la résistance à la déformation, en particulier à des profondeurs plus importantes.