Stability of strutted excavations in clay
Authors: Bjerrum L. , Eide O. 
Published: October 2009

Synopsis

The present Paper describes a procedure for estimating the danger of a base failure in a strutted excavation in clay. Terzaghi and Tschebotarioff have previously given formulae for such calculations, but these are limited to shallow excavations.

On the basis of the familiar bearing capacity calculations for foundations on clay a new approach to the problem is developed, in which the critical depth of an excavation is given by: where s and y are the undrained shear strength and density of the clay, respectively. Nc is a dimensionless coefficient depending on the form of the excavation, i.e., the width/length ratio and the depth/width ratio. The values of Nc are identical to those given by Skempton (1951) for bearing capacity formulae.

The reliability of the formula is indicated by comparisons with fourteen excavations. In seven of these excavations complete failure occurred, the theoretical safety factor having an average of 0·96. In four excavations a partial failure was obtained, with an average theoretical safety factor of 1·11. The last three excavations were successfully performed, but site observation indicated that, with further depth, danger of failure would be serious. These excavations had an average theoretical safety factor of 1·08.

These investigations therefore indicate that the danger of base failure in excavations in clay may be estimated from the above theoretical approach with sufficient accuracy for most practical purposes.

L'article suivant donne une description de la méthode théorique pour la calculation du danger d'un soulèvement du fond d'une fouille cadragée dans l'argile. Terzaghi et Tschebotarioff ont déjà donné des formules pour un calcul pareil. mais ces formules ne sont valables que pour des fouilles de petite profondeur

Basée sur les formules de la capacité portante des fondations dans l'argile, une nouvelle solution du problème de soulèvement du fond a été développée. La profondeur critique d'une fouille est donée par: où s et y sont respectivement la résistance au cisaillement et le poids d'unite de I'argile. Nc étant un coefficient sans dimensions et dependant de la forme de la fouille, c'est-à-dire de la proportion largeur-longueur et de la proportion profondeur-largeur. Les valeurs de Nc, identiques aux valeurs données par Skempton (1951) pour la capacité portante, sont montrées graphiquement dans la Figure 2.

La validité de ces formules a été: examinée par comparaison de quatorze fouilles. Dans sept de ces fouilles, un soulévement total du fond a eu lieu, les coefficients théoriques de sécurité donnant comme valeur moyenne de 0,96. Quatre fouilles, où on constatait un soulévement partiel du fond, ont fourni une valeur moyenne des coefficients théoriques de sécurité de 1·ll. Les trois dernières fouilles ont été accomplies sans évènements spéciaux, mais des observations sur place indiquaient que, avec une profondeur agrandissante, on aurait dû craindre un soulevement du fond, la valeur moyenne des coefficients théoriques de sécurité étant de 1,08.

Les résultats obtenus ci-dessus montrent, ainsi, que la méthode dérite nous permet d'estimer avec une précision suffisante le danger d'un soulevement du fond d'une fouille dans I'argile, et que la méthode suffit pour la plupart des usages pratiques.