Large-scale experiments on deformation of flexible facings used for slope stabilization

ABSTRACT: Flexible facing systems consisting of high tensile strength steel wire mesh and soil nails are widely used for stabilizing steep soil and weathered rock slopes. Even though these systems have been used worldwide for decades, only few scientific studies on their design and optimization have been carried out and documented so far. Therefore, the primary objective of this study is to analyze the performance of such flexible facing systems and to describe the nature of failure mechanisms in the surficial layer of the slope. The basis for the study was a series of field experiments with various flexible facing systems stabilizing an artificial soil slope consisting of an inclinable large-scale box (12 x 10 x 1.2 m). The steepness of the slope was simulated by raising one side of the box with a crane up to an angle of 85 degrees. This artificial slope was filled up with two different soil types and equipped with soil nails and steel wire mesh on the surface. During this procedure mesh deformations were continuously measured with laser scanner and recorded. The experiments were performed in order to investigate the behavior of the system under different soil conditions and configurations (i.e. nail spacing, mesh strength and type of spike plate). In this paper the first results of measured mesh deformations, which depend on different flexible facings, are presented. This analysis highlights the interaction between soil nails and flexible facing used to stabilize shallow slope movements. The results of this research are the basis for a better design of the system and further optimization.

RÉSUMÉ: Les systèmes flexibles, consistant en un filet de haute résistance et des pointes d’ancrage, sont destinés à stabiliser les pentes raides ainsi que des pentes rocheuses érodées. Bien que ce type de stabilisation flexible des pentes soit utilisé dans le monde entier depuis plusieurs décennies, seulement quelques études scientifiques ont été menées sur le design et l’optimisation de la transmission des forces dans le sol. Pour cette raison, le but principal de cette recherche est d’analyser la performance du système flexible et de décrire les mécanismes de rupture dans les compartiments instables de la surface. Un grand nombre d‘expériences à l’échelle réelle a été réalisés avec le système flexible stabilisant une pente artificielle crée par une grande boîte inclinable (12 x 10 x 1.2 m). La raideur de la pente peut être réglée avec une grue capable de soulever la boîte sur un côté jusqu’à une inclinaison permettant d’atteindre 85 degrés. Cette pente artificielle a été remplie avec des sols divers et couverte à la surface par le système du filet de haute résistance et des pointes d’ancrage. Pendant les tests les déformations superficielles du filet flexible étaient enregistrées en continue. Le but de ces expériences était d’explorer le comportement du système flexible avec non seulement des conditions de sol divers mais encore des configurations différentes (intervalle de l’ancrage, résistance du filet et plaques à griffes). Dans cette contribution nous présentons les premiers résultats des mesures de déformations du filet, qui sont influencés par la haute performance de celui-ci. Cette analyse souligne l’interaction entre l’ancrage et le système flexible utilisés pour stabiliser les glissements superficiels. Les résultats nous offrent une base permettant l’optimisation future du système flexible et son meilleur design.