Earth pressures exerted on an induced trench cast-in-place double-cell rectangular box culvert

Earth pressure data from the field instrumentation of a cast-in-place reinforced rectangular box culvert are presented in this paper. The instrumented culvert is a 2.60 m by 3.60 m double-cell reinforced cast-in-place rectangular box buried under 25.10 m of fill constructed using the induced trench installation (ITI) method. The average earth pressure measured across the roof was 0.42 times the overburden pressure, and an average of 0.52 times the overburden pressure was measured at mid-height of the culvert on the sidewalls. Base contact pressure under the rectangular box culvert was also measured, providing field-based data demonstrating increased base pressure resulting from downward drag forces developed along the sidewalls of the box culvert. An average increase of 25% from the measured vertical earth pressures on the roof plus the culvert dead load (DL) pressure was calculated at the culvert base. A model culvert was also tested in a geotechnical centrifuge to obtain data on earth pressures at the top, sides, and base of the culvert. The data from the centrifuge testing were compared with the prototype structure, and the centrifuge test results agreed closely with the measured field prototype pressures, in spite of the fact that full similitude was not attempted in centrifuge testing. Key words: induced trench, earth pressure, box culvert, soil arching, centrifuge testing, high embankments. Cet article presente des donnees de pressions des terres provenant d'instrumentation sur le terrain d'un ponceau rectangulaire renforce et coule en place. Le ponceau instrumente est un ponceau rectangulaire renforce a double cellule de 2,60 m par 3,60 m, coule en place sous 25,10 m de remblai, et construit avec la methode d'installation de tranchee induite (ITI). La pression des terres moyenne sur la paroi superieure etait de 0,42 fois la pression des terres, et une moyenne de 0,52 fois la pression des terres etait mesuree a la mi-hauteur des murs du ponceau. La pression de contact a la base sous le ponceau rectangulaire a aussi ete mesuree, ce qui permet de demontrer a l'aide de resultats de terrain qu'une augmentation de la pression a la base est causee par les forces de trainee vers le bas developpees le long des murs des cotes du ponceau rectangulaire. Une augmentation moyenne de 25 % de la pression des terres verticale mesuree sur la paroi superieure, en plus de la pression de charge morte du ponceau, a ete calculee a la base du ponceau. Un ponceau modele a aussi ete teste dans une centrifuge geotechnique afin d'obtenir des donnees sur les pressions des terres au haut, sur les cotes, et a la base du ponceau. Les donnees des essais en centrifuge ont ete compares avec la structure prototype, et les resultats d'essais en centrifuge correspondent bien avec les mesures de pressions sur le prototype de terrain, malgre que les essais en centrifuge ne tentaient pas d'etre totalement similaires au terrain. Mots-cles : tranchee induite, pression des terres, ponceau rectangulaire, effet d'arche, essai en centrifuge, digues elevees. [Traduit par la Redaction]
Introduction Routing and construction of modern highways often require high embankment fills (fill height above culvert top, H ≥ 10 m) crossing over underground rigid and flexible culverts, thereby resulting [...]