An approximate analysis of the three-dimensional effects of diaphragm wall installation

Abstract
The Paper investigates the three-dimensional effects of diaphragm wall installation in stiff clays by an approximate numerical analysis using two simplified plane section analyses. Horizontal displacements have been predicted using a horizontal plan analysis, incorporating bentonite and wet concrete stages. Average displacements from the first analysis have been fed into a second vertical section analysis as a boundary displacement, resulting in predicted average lateral stresses behind the wall. A diaphragm wall at Lion Yard, Cambridge, is used to illustrate this procedure. Stress changes are dominated by two distinct mechanisms: horizontal arching and downward load transfer. Horizontal arching results in stresses being redistributed laterally during the construction of successive wall panels, but does not result in significant overall stress reductions. In contrast, downward load transfer results in substantial stress reductions by shedding load downwards beneath the toe through the action of shear stresses in a vertical plane. Consequently, there is a substantial increase in lateral stress beneath the toe. Conclusions are drawn on the variables which affect displacements and average lateral stresses at the end of wall installation. Lateral stress distributions along a diaphragm wall at the end of installation will be non-uniform, and will vary with panel installation sequence. L'article étudie, à l'aide d'une analyse numérique approchée fondée sur deux analyses simplifiées de section plane, les effets tridimensionnels de la mise en place d'une paroi moulée dans des argiles raides. Les déplacements horizontaux sont calculés partir d'une analyse plane horizontale, prenant en compte les étapes à bentonite et à béton humide. Les déplacements moyens issus de cette première analyse sont ensuite repris dans une seconde analyse en section verticale en tant que déplacements limites, et permettent de prédire les contraintes latérales moyennes en arrière de la paroi. La procédure est illustrée sur une paroi type à Lion Yard, Cambridge. Les variations de contrainte sont génétées principalement par deux mécanismes: le flambage horizontal et le transfert descendant des charges. Le flambage horizontal se traduit par une redistribution latérale des contraintes pendant la mise en place successive des panneaux, sans diminution significative des contraintes environnantes. Le transfert des charges entraine au contraire une réduction importante des contraintes par délestage de la charge, sous l'action de contraintes de cisaillement dans le plan vertical, en dessous du pied du mur. Il en résulte une augmentation importante des contraintes latérales au pied du mur. Des conclusions sont proposées quant aux variables affectant les déplacements et les contraintes latérales moyennes en fin de construction du mur. Les distributions de contrainte latérale le long du mur, en fin d'installation, ne sont pas uniformes et varient selon la séquence de mise en place des panneaux.