Considerations on execution details in soil nailing slope design
DOI:
https://doi.org/10.24849/j.geot.2015.135.03Keywords:
Soil nailing, Types of nails, Pullout tests, NSPTAbstract
The soil nailing technique consists on the installation of semi-rigid reinforcing elements in the soil mass. Construction is carried out in successive excavation stages, drilling a hole normal to the face, for positioning the reinforcing steel bar surrounded by cement grout, inserted by gravity or multiple pressure injections. After that, the excavation face is protected with wire mesh and shotcreted. The soil-nail shear interaction is mobilized by the lateral decompression caused by successive soil excavation stages. At the excavation face the nail may be free to move or fixed to the concrete layer, depending on its ending details. The design is based on the limit equilibrium approach, and requires estimation of the unit strength at soil-nail interface (qs). This value shall be preferably obtained by in situ pullout tests. However, the literature offers several empirical correlations for estimating qs from standard penetration test values (NSPT). This paper highlights the influence of construction aspects in estimating soil nailing design parameters and in predicting the reinforced slope behavior in terms of displacement and stresses. As a result, a new qs vs. NSPT correlation is suggested for Brazilian soils. Additionally, caution is recommended for the prediction of the stress-strain behavior of soil nailed slopes, if the numerical tool does not adequately address execution details.
Downloads
References
Anthoine, A. (1990). Une méthode pour le dimensionnement à la rupture des ouvrages en sols renforcés. Revue Française de Géotechnique, (50), pp.5-17.
Briaud, J.L.; Lim, Y. (1997). Soil-nailed wall under piled bridge abutment: simulation and guidelines. J. Geotechnical Geoenviron. Eng., Vol.123, pp.1043-1050.
Bridle, R.J. (1989). Soil nailing – analysis and design, Ground Engineering. September, pp. 52-56.
Brinkgreve, R.B.J.; Vermeer, P.A. (1998). Plaxis, Finite Element Code for Soil and Rock Analyses. A.A. Balkema, P.O. Rotterdam, Netherlands.
Bustamante, M.; Doix, B. (1985). Une méthode pour le calcul des tirants et des micropieux injectés. Bulletin de Liaison des LPC, nº 140, França.
Cardoso, A.J.M.S. (1987). A Técnica das Pregagens em Solos Aplicada em Escavações. Tese de Doutoramento, FEUP, Universidade do Porto, Portugal, 495p.
Cardoso, A.S.; Carreto, A.P. (1989). Performance and analysis of a nailed excavation. Proc. 12th International Conf. on Soil Mechanics and Foundation Engineering, vol. 2, Rio de Janeiro.
Cartier, G.; Gigan, J.P. (1983). Experiments and Observations on Soil Nailing Structures. Proc. 8th European Conf. on S.M.F.E, Helsinki, vol. 2, pp.473-476.
Clouterre (1991). Soil Nailing Recommendations Project National Clouterre. Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, Presses de l’ENPC. Paris, France, 301p.
Ehrlich, M.; Silva, R.C. (2012). Resistência ao arrancamento de grampos – análise da influência do NSPT e da injeção da bainha nos resultados. XVI Congr. Bras. de Mec. dos Solos e Eng. Geotécnica, ABMS, CD-ROM.
Feijó, R.L.; Ehrlich, M. (2001). Resultados de ensaios de arrancamento em grampos injetados em dois pontos do município do Rio de Janeiro. III COBRAE, Conf. Bras. sobre Estabilidade de Encostas, ABMS, Rio de Janeiro, pp.517-524.
Freitas, A.; Pacheco, M.E.; Danziger, B. (2012). Estimating Young Moduli in Sands from the Normalized N60 Blow Count. Soils & Rocks, v. 35, no. 1 pp.89-98.
Gässler, G.; Gudehus, G. (1981). Soil Nailing – Some Aspects of a New Technique. Proc. 10th Int. Conf. Soil Mech. and Foundation Eng., Stockholm, Sweden, vol. 3, Session 12, pp.665-670.
GeoRio (2013). Manual Técnico de Encostas. A. Ortigão e A. Sayão (Eds.), Fundação Geo-Rio, Prefeitura do Rio de Janeiro.
Gerscovich, D.M.S.; Springer, F.O.; Sayão, A.S.F.J.; Lima, A.P. (2002). Deformabilidade de escavações com solo pregado. 8º Cong. Nac. de Geotecnia, Portugal, SPG, vol. 3, pp.1579-1588.
Gerscovich, D.M.S.; Sieira, A.C.; Lima, A.P; Sayão, A.S.F.J. (2005). Técnicas de modelagem numérica de escavações de taludes em solo grampeaado. IV COBRAE, Conf. Bras. sobre Estabilidade de Encostas, ABMS, vol. 2, pp. 671-680.
Goldbach, R.; Mendonça, M.B.; Becker, L.D.B. (2012). Análise da correlação entre a resistência ao arrancamento de grampos e o índice de resistência à penetração do ensaio SPT aplicada a um projeto de solo pregado. XVI Cong. Bras. de Mec. dos Solos e Eng. Geotécnica, ABMS, CD-ROM.
Gotlieb, M.; Alonso, U.R. (1997). Estabilização de um talude sem alterar a estética. II COBRAE, Conf. Bras. sobre Estabilidade de Encostas, ABMS, Rio de Janeiro, pp.603-612.
Guilloux, A; Notte G.; Schlosser, F. (1982). Soil Nailing: Practical Applications. Symp. on Recent Developments in Ground Improvement Techniques, Bangkok, pp. 389-397.
Hlenka, L.; Odebrecht, E.; Silva, T.P. (2010). Determinação da Resistência ao Arrancamento de Grampos. XV Cong. Bras. de Mec. dos Solos e Eng. Geotécnica, CD-ROM.
ITASCA (1996). FLAC (Fast Lagrangian Analysis of Continua), Version 3.3. User’s Manual, Itasca Consulting Group, Minnesota, USA.
Jewell, R.A. (1990). Review of theoretical models for soil nailing. Proc. Int. Reinforced Soil Conference, British Geotechnical Society, A. McGown, K.C. Yeo and K.Z. Andrawes (Eds.), London.
Juran, I.; Elias, V. (1987). Soil Nailed Retaining Structures: Analysis of Case Histories. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE Geotech. Special Publication no. 12, N. York, pp.232-244.
Juran, I.; Baudrand, G.; Farag, G.; Elias, V. (1988). Kinematical limit analysis approach for the design of nailed soil retaining structures. Int. Geotechnical Symposium on Theory and Practice of Earth Reinforcement. Fukuoka, Japan, pp. 301-306.
Lima, A.P.; Gerscovich, D.M.S.; Sayão, A.S.F.J. (2002). Modelagem Numérica de Escavações Grampeadas. XII Cong. Bras. de Mec. dos Solos e Eng. Geotécnica, I Cong. Luso-Bras. de Geotecnia, ABMS/SPG, S. Paulo, v. 1, pp.447-457.
Lima, A.P.; Gerscovich, D.M.S.; Sieira, A.C.C.F.; Sayão, A.S.F.J. (2005). Avaliação de programas computacionais para simulação de escavação de taludes em solo pregado. V INFOGEO, Simp. Bras. de Aplicações de Informática em Geotecnia, ABMS, Belo Horizonte, vol. 1, pp.309-314.
Medeiros, A.G.B.; Cobucci, R.A.; Cunha, R.P.; Cortopassi, R.S.; Bezerra, J.E.; Silva, C.M. (2010). Simulação Numérica e Estudo do Comportamento de Estruturas de Contenção no Distrito Federal – Estudo de Caso. XV Cong. Bras. de Mec. dos Solos e Eng. Geotécnica, ABMS, CD-ROM.
Mitchell, J.K.; Villet, W.C.B. (1987). Reinforcement of Earth Slopes and Embankments. NCHRP Report 290, USA Transportation Research Board, National Research Council, Washington D.C.
Moraes, L.J.; Arduino, E.G.A. (2003). Estabilização de talude por solo pregado em Manaus – AM. Workshop de Solo Grampeado, ABMS, S.Paulo, pp.121-125.
More, J.Z.P. (2003). Análise Numérica do Comportamento de Cortinas Atirantadas em Solos. Dissertação de Mestrado, Depto. Eng. Civil, PUC-Rio.
Ortigão, J.A.R.; Sayão, A.S.F.J. (2004). Handbook of Slope Stabilization, Ed. Springer Verlag, Alemanha, 478p.
Ortigão, J.A.R. (1997). Ensaios de arrancamento para projetos de solo pregado. Nota Técnica, Revista Solos e Rochas, ABMS, vol. 20:1, pp.39-43.
Ortigão, J.A.R.; D’Avila, C.J.R.; Silva, S.P.; Maia, H.S. (1992). Solo pregado no Morro da Formiga, RJ. 1ª COBRAE, Conf. Bras. sobre Estabilidade de Encostas, ABMS, Rio de Janeiro, v. 01, pp.47-56.
Pitta, C.A.; Souza, G.J.T.; Zirlis, A.C. (2003). Solo pregado: alguns detalhes executivos: ensaios e casos de obras. Workshop Solo Grampeado, ABMS, São Paulo, pp. 01-20.
Plumelle, C. (1986). Full Scale Experimental Nailed Soil Retaining Structures. Revue Française de Géotechnique, nº. 40, pp.45-50.
Sayão, A.S.F.J.; Lima, A.P.; Springer, F.O.; Nunes, A.L.L.S.; Dias, P.H.V.; Gerscovich, D.M.S. (2005). Design and instrumentation aspects of a 40m high nailed slope, 16th ICSMGE – International Conf. on Soil Mechanics and Geotech. Engineering, Osaka, Japan, 4p.
Schlosser, F. (1983). Analogies et différences dans le comportement et le calcul des ouvrages de soutènement en Terre Armée et par clouage du sol. Annales de L’Institut Technique du Bâtiment et des Travaux Publiques, n. 418, pp.8-26.
Shen, C.K.; Bang, S.; Romstad, K.M.; Kulchin, L.; Denatale J.S. (1981). Field Measurements of Earth Support System. Journal of the Geotechnical Eng. Division, ASCE, vol. 107, No. 12, pp.1625-1642.
Silva, T.P. (2005). Resistência ao Arrancamento de Grampos em Solo Residual de Gnaisse. Dissertação de Mestrado, Depto. Eng. Civil, PUC-Rio, 144p.
Soares, J.E.S.; Gomes, R.C. (2003). Um caso de obra de solo pregado na encosta da BR – 101 em Angra dos Reis – RJ. Workshop: Solo Pregado ABMS, S.Paulo, pp.49-56.
Souza, G.J.T.; Pitta, C.A.; Zirlis, A.C. (2005). Solo Pregado – aspectos executivos do chumbador. IV COBRAE, Conf. Bras. sobre Estabilidade de Encostas, ABMS, Salvador, BA, v. 2, pp.835-844.
Springer, F.O.; Gerscovich, D.M.S.; Sayão, A.S.F.J. (2001). Deformabilidade de taludes com solo pregado. III COBRAE, Conf. Bras. sobre Estabilidade de Encostas, ABMS, Rio de Janeiro, pp.483-490.
Springer, F.O. (2001). Estudos da Deformabilidade de Escavações com Solo Pregado. Dissertação de Mestrado, Depto. Eng. Civil, PUC-Rio.
Springer, F.O. (2006). Ensaios de Arrancamento de Grampos em Solo Residual de Gnaisse. Tese de Doutoramento, Depto. Eng. Civil, PUC-Rio, 310p.
Springer F.O.; Gerscovich, D.M.S.; Sayão, A.S.F.J.; Lima, A.P.; Ortigão, J.A.R. (2001). Uso do programa FLAC para modelagem numérica de estruturas grampeadas. IV Encontro sobre Modelagem Computacional, IPRJ-UERJ, Nova Friburgo, R.J., pp.240-250.
Stocker, M.F.; Korber, G.W.; Gassler, G.; Gudehus, G. (1979). Soil nailing: Cloutage du sol. Proc. International Conf. on Soil Reinforcement: Reinforced Earth and Other Techniques, École Nationale des Ponts et Chaussées, Paris, France, vol.2, pp.469-474.