Dual row retaining walls in dry sand: influence of wall stiffness on seismic response

Dual row retaining walls can form efficient port and embankment structures, or even be used as coastal defence against tsunamis. The system of parallel sheet pile walls can have a large lateral capacity within serviceability limit states due to the combined strength and stiffness of the walls and confined soil. Optimising the design by reducing the wall section and ensuring greater utilisation of the soil capacity has economic and environmental benefits but requires a deeper understanding of the dynamic soil-structure interaction. Centrifuge modelling and numerical modelling are used to elucidate the mechanics of two systems with relatively flexible and stiff walls. Considering the fraction of the wall's plastic moment capacity mobilised alongside the peak deflections illustrates the advantages of using relatively flexible retaining walls in these systems. More fundamentally, the importance of vertical variations of both the stress and strain during the horizontal dynamic loading is shown. The limiting horizontal stresses and phasing of the stress components around the walls are better understood by considering the mobilisation of earth pressure coefficients, reinforcing previous work that recommends a move away from conventionally defined limiting dynamic earth pressure coefficients. Key words: centrifuge modelling and numerical modelling, dynamic earth pressure coefficient, earth pressure phasing, earthquakes, retaining walls. Les murs de soutenement a deux rangees peuvent former des structures portuaires et des remblais efficaces, ou meme etre utilises comme defense cotiere contre les tsunamis. Le systeme de parois de palplanches paralleles peut avoir une grande capacite laterale dans les etats limites de fonctionnement en raison de la resistance et de la rigidite combinees des parois et du sol confine. Optimiser la conception en reduisant la section des murs et en assurant une meilleure utilisation de la capacite du sol presente des avantages economiques et environnementaux, mais necessite une meilleure comprehension de l'interaction dynamique entre le sol et la structure. La modelisation centrifugeuse et la modelisation numerique sont utilisees pour elucider la mecanique de deux systemes aux parois relativement souples et rigides. La prise en compte de la fraction de la capacite de moment plastique des murs mobilisee a cote des deflexions de pointe illustre les avantages de l'utilisation de murs de soutenement relativement flexibles dans ces systemes. Plus fondamentalement, l'importance des variations verticales de la contrainte et de la deformation pendant la charge dynamique horizontale est demontree. Les contraintes horizontales limitatives et le phasage des composantes des contraintes autour des murs sont mieux compris en considerant la mobilisation des coefficients de pression des terres, ce qui renforce les travaux anterieurs qui recommandent de s'eloigner des coefficients de pression des terres dynamiques limitatifs definis de maniere conventionnelle. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: modelisation centrifugeuse et modelisation numerique, coefficient dynamique de pression terrestre, phasage de la pression terrestre, tremblements de terre, murs de soutenement.
1. Introduction Dual row retaining walls, formed by two parallel rows of sheet pile walls connected by tie rods at the wall heads and with a sand infill, are novel [...]