Numerical study on a non-conventional mechanically stabilized earth wall for rock-fall protection

The idea of incorporating tensile inclusion to reinforce a soil mass is not at all new; it is known to have existed for at least 6,000 to 7,000 years. Modern reinforced soil technology was reintroduced in the early 1960s. To date, about 200,000 reinforced soil walls have been constructed worldwide, and the number is growing at an increasing rate. In this thesis the construction of a “non-conventional” reinforced soil wall is simulated using the finite element program FLAC. The discussion will begin with the theory of reinforced soil in general and Geosynthetic Reinforced Soil (GRS) in particular, followed by a discussion of various reinforcing mechanisms of internally stabilized soil walls, and conclude with a description of a case study that has been modelled with FLAC. Particular attention will be devoted to the definition of the construction phases, to the accurate constitutive modelling of the employed geomaterials, to the soil-geogrid interaction, to the accuracy in façade displacement predictions. Starting from an existing and well documented post-operam case study, the project is aimed at critically review the design choices on the basis of advanced numerical simulations. The scope of the project is to prove the benefits of a more accurate numerical modelling of the whole project, providing at the same time some useful suggestions on possible innovative modelling strategies to the final users.

L'idea di incorporare elementi resistenti a trazione per rinforzare una struttura di terreno non è affatto nuova; è noto che esiste da almeno 6.000 a 7.000 anni. La moderna tecnologia del terreno rinforzato è stata reintrodotta all'inizio degli anni '60. Ad oggi, in tutto il mondo sono stati costruiti circa 200.000 muri in terra rinforzata e il numero sta crescendo a un ritmo crescente. In questa tesi viene simulata la costruzione di un muro in terra rinforzata “non convenzionale” utilizzando il programma FLAC. Si inizierà con una discussione generale della teoria delle terre rinforzate e delle terre rinforzate con geosintetici (Geo-Reinforced Soil, GRS), seguita da una presentazione dei vari meccanismi di rinforzo dei muri in terra, per poi concludere con la descrizione di un caso di studio che è stato modellato con il software FLAC. Particolare attenzione sarà dedicata alla definizione delle fasi costruttive, all'accurata modellazione costitutiva dei geomateriali impiegati, all'interazione terreno-geogriglia, all'accuratezza nelle previsioni di spostamento delle facciate della struttura. Partendo da un caso di studio post-operam esistente e ben documentato, il progetto si propone di rivedere criticamente le scelte progettuali sulla base di simulazioni numeriche avanzate. Lo scopo del progetto è quello di dimostrare i vantaggi di una modellazione numerica più accurata dell'intero progetto, fornendo allo stesso tempo alcuni suggerimenti utili su possibili strategie di modellazione innovative agli utenti finali.