The development of centrifugal models to study the influence of uplift pressures on the stability of a flood bank
Authors: Hird C. C. , Marsland A. , Schofield A. N. 
Published: October 2009

Equipment has been developed to control water levels and circulate water in models subjected to centrifugal accelerations up to 130 g. Tests have been made in which model embankments (scales 1/60 and 1/75) have been brought to an equilibrium state representing an ideal prototype flood embankment constructed on a clay layer overlying a water-bearing pervious layer. These models have been subjected to various combinations of gravity and uplift water pressure (in the pervious layer) in order to study the possible interaction between these different disturbing forces. The tests have shown that interaction is unlikely to occur for a prototype bank and marsh layer having the same dimensions and soil properties as the model at the modelling acceleration. The implication is that even uplift pressures approaching those required to lift the marsh do not necessarily reduce the overall stability of a flood embankment. This does not mean that interaction will not occur in prototypes having different dimensions, geometry and composition, and further model tests are required to study the influence of changing these parameters. An interaction diagram has been developed which should prove useful in the design and interpretation of future experiments of this type. While the tests provided a good example of the potential which centrifugal models have for studying deformation mechanisms, they also emphasized some of the inherent difficulties which arise in this method of testing.

Un équipement a été mis au point afin de contrôler les niveaux d'eau et de faire circuler l'eau dans des modèles exposés à des forces centrifuges atteignant 130 g. Des essais ont été faits dans lesquels des modèles réduits de remblais (échelle 1/60 et 1/75) ont été portés jusqu'à un état d'équilibre représentant un prototype idéal de digue construit sur une couche d'argile surmontant une couche inférieure aquifère. Ces modèles ont été soumis à des combinations diverses de pressions d'eau ascendantes et descendantes (dans la couche inférieure), afin d'étudier l'interaction possible entre ces différentes forces perturbatrices. Les essais ont montré qu'il est probable que l'interaction se produise pour une digue prototype et une couche de marécage ayant les mêmes dimensions et les mêmes propriétés de sol que le modèle utilisé. La consequence est que même les sous-pressions approchant celles nécessaires pour soulever la couche marecageuse ne réduisent pas nécessairement la stabilité totale de la digue. Ceci ne veut pas dire que l'interaction ne va pas se produire pour des prototypes ayant des dimensions, des géométries et des compositions différentes, et d'autres essais de modèles devant être realisés pour étudier l'influence en changeant ces paramètres. Un diagramme d'interaction a été développé qui devrait être utile dans le projet et l'interprétation d'expériences futures. Alors que les essais ont constitué un bon exemple du potentiel que possèdent les modèles centrifuges pour l'étude des mécanismes de déformation, ils soulignent aussi quelque-unes des difficultés naturelles qui résultent de cette méthode d'essai.