Failure Mechanism Analysis of an Allan Block Retaining Wall at a Stormwater Pond

ABSTRACT: This paper presents a geotechnical case study on the failure of an Allan Block retaining wall at a stormwater pond within a residential development in North-Central Alberta. Originally constructed in the early 1990s, the 1.5-meter-high retaining wall exhibited signs of deformation, including leaning and block dislocation, exacerbated by a major storm event in 2023. A comprehensive site investigation, including field drilling, soil sampling, and laboratory testing, revealed very soft, high-plasticity foundation clays with undrained shear strengths between 8 kPa and 20 kPa. Finite Element Method (FEM) stress-deformation analyses using PLAXIS 2D confirmed that the deformation of the wall was possibly attributed primarily to the softening and creep of the foundation soil, and the fluctuation of the pond level. While the segmental wall blocks also contributed to localized dislocation. Based on the investigation and analysis, rehabilitation options, including cast-in-place concrete gravity walls and cantilevered soldier pile walls, were proposed. The findings of this case study provide insights into the failure mechanisms of Allan Block retaining structures on soft foundations and inform design practices for similar future applications.

RÉSUMÉ: Cet article présente une étude de cas géotechnique portant sur la défaillance d’un mur de soutènement en blocs Allan Block situé au niveau d’un bassin de rétention des eaux pluviales, dans un lotissement résidentiel du nord-centre de l’Alberta. Construit au début des années 1990, le mur de soutènement, d’une hauteur de 1,5 mètre, montrait des signes de déformation, notamment une inclinaison et un déplacement des blocs, aggravés par un important épisode pluvieux survenu en 2023. Une enquête de site approfondie, comprenant des forages sur le terrain, des échantillonnages de sol et des essais en laboratoire, a révélé la présence d’argiles de fondation très molles et à forte plasticité, présentant des résistances au cisaillement non drainé comprises entre 8 kPa et 20 kPa. Des analyses de contrainte-déformation par la méthode des éléments finis (FEM), réalisées à l’aide du logiciel PLAXIS 2D, ont confirmé que la déformation du mur était possiblement attribuable principalement à l’assouplissement et au fluage du sol de fondation, ainsi qu’aux variations du niveau du bassin. Les blocs segmentaires du mur ont également contribué à des déplacements localisés. Sur la base de l’enquête et des analyses réalisées, plusieurs options de réhabilitation ont été proposées, notamment des murs poids en béton coulé sur place et des murs en palplanches ancrées en porte-à-faux. Les résultats de cette étude de cas apportent un éclairage sur les mécanismes de défaillance des murs de soutènement en blocs Allan sur fondations molles, et servent de référence pour les pratiques de conception de projets similaires à l’avenir.