Phân tích dựa trên thí nghiệm và mô hình số về các cột cát nổi trong đất sét

Springer Science and Business Media LLC - Tập 10 - Trang 1-16 - 2019
S. Naseer1, M. Sarfraz Faiz1, S. Iqbal2, S. M. Jamil1
1Department of Geotechnical Engineering, National University of Sciences and Technology (NUST), Islamabad, Pakistan
2Ammico Contracting Co. W.L.L., Doha, Qatar

Tóm tắt

Việc đưa các cột cát vào trong đất sét sẽ tăng cường khả năng chịu tải của đất, tăng tốc độ lún, ngăn chặn hiện tượng chảy lỏng trong các loại đất cát lỏng lẻo và cung cấp kháng cự bên chống lại sự chuyển động ngang. Nghiên cứu này nhằm điều tra tác động của các cột nổi trong đất sét có trầm tích bùn thông qua việc phát triển các mô hình thí nghiệm quy mô nhỏ trong phòng thí nghiệm. Tác động của các cột cát đối với các loại đất có độ bền cắt khác nhau, tỉ lệ chiều cao/đường kính (L/D) của các cột đã được nghiên cứu. Tác động của nhóm cũng được kiểm tra bằng cách thay đổi khoảng cách giữa các cột. Kết quả thí nghiệm được so sánh với kết quả phân tích số. Một lưới tam giác 15 nút đã được tạo ra bằng cách sử dụng công cụ phần tử hữu hạn PLAXIS 2D. Phân tích phần tử hữu hạn được thực hiện sử dụng tiêu chí Coulomb của Mohr, xem xét phân tích không thoát nước cho đất sét mềm và phân tích thoát nước cho các cột cát. Kết luận cho thấy các cột cát có thể tăng đáng kể khả năng chịu tải tối đa của các loại đất mềm. Kết quả chỉ ra rằng chiều dài quan trọng cho cột nổi dao động từ 4 đến 5.5 lần đường kính của cột, quá ngưỡng này sẽ xảy ra hiện tượng phình ra và khả năng chịu tải giảm. Tác động của nhóm cũng được điều tra và quan sát rằng với khoảng cách lớn giữa các cột cát, hiệu quả nhóm giảm. Khả năng chịu tải trục của các cột cát giảm khi khoảng cách giữa các cột gia tăng.

Từ khóa

#cột cát nổi #khả năng chịu tải #đất sét #mô hình phòng thí nghiệm #phân tích phần tử hữu hạn

Tài liệu tham khảo

Aboshi H, Mizuno Y, Kuwabara M (1991) The present state of sand compaction pile in Japan. Deep Foundation Improvements: design, construction, and testing. ASTM International, West Conshohocken. https://doi.org/10.1520/STP25049S

Alamgir M, Miura N, Poorooshasb H, Madhav M (1996) Deformation analysis of soft ground reinforced by columnar inclusions. Comput Geotech 18(4):267–290. https://doi.org/10.1016/0266-352X(95)00034-8

Ambily A, Gandhi SR (2007) Behavior of stone columns based on experimental and FEM analysis. J Geotech Geoenviron Eng 133(4):405–415. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2007)133:4(405)

Asaoka A, Kodaka T, Nozu M (1994) Undrained shear strength of clay improved with sand compaction piles. Soils Found 34(4):23–32. https://doi.org/10.3208/sandf1972.34.4_23

Barksdale RD, Bachus RC (1983) Design and construction of stone columns. Federal Highway Administration

Baumann V, Bauer G (1974) The performance of foundations on various soils stabilized by the vibro-compaction method. Can Geotech J 11(4):509–530. https://doi.org/10.1139/t74-056

Black J, Sivakumar V, Madhav M, McCabe B (2006) An improved experimental test set-up to study the performance of granular columns. Geotech Test J 29(3):193–199. https://doi.org/10.1520/GTJ14195

Bouckovalas G, Giannaros C (2000) An experimental study on model stone columns. Soils Found 40(6):11–22. https://doi.org/10.3208/sandf.40.6_11

Fattah MY, Al-Neami MA, Al-Suhaily AS (2017) Estimation of bearing capacity of a floating group of stone columns. Eng Sci Technol Int J 20(3):1166–1172. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2017.03.005

Juran I, Guermazi A (1988) Settlement response of soft soils reinforced by compacted sand columns. J Geotech Eng 114(8):930–943. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1988)114:8(930)

Juran I, Riccobono O (1991) Reinforcing soft soils with artificially cemented compacted-sand columns. J Geotech Eng 117(7):1042–1060. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1991)117:7(1042)

Kadhim ST, Fouad ZB (2018) Stability analysis of roadway embankments supported by stone columns with the presence of water table under short-term and long-term conditions. In: MATEC web of conferences. Vol. 162, p 01013. EDP Sciences. https://doi.org/10.1051/matecconf/201816201013

Killeen MM, McCabe BA (2014) Settlement performance of pad footings on soft clay supported by stone columns: a numerical study. Soils Found 54(4):760–776. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2014.06.011

Meshkinghalam H, Hajialilue-Bonab M, Azar AK (2017) Numerical investigation of stone columns system for liquefaction and settlement diminution potential. Int J Geo-Eng 8(1):11. https://doi.org/10.1186/s40703-017-0047-x

Mitchell JK, Huber TR (1985) Performance of a stone column foundation. J Geotech Eng 111(2):205–223. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1985)111:2(205)

Muir Wood D, Hu W, Nash D (2000) Group effects in stone column foundations: model tests. Geotechnique 50(6):689–698. https://doi.org/10.1680/geot.2000.50.6.689

Najjar SS, Sadek S, Maakaroun T (2010) Effect of sand columns on the undrained load response of soft clays. J Geotech Geoenviron Eng 136(9):1263–1277. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000328

Ng K (2018) Numerical study on bearing capacity of the single stone column. Int J Geo-Eng 9(1):9. https://doi.org/10.1186/s40703-018-0077-z

Poorooshasb H, Meyerhof G (1997) Analysis of the behavior of stone columns and lime columns. Comput Geotech 20(1):47–70. https://doi.org/10.1016/S0266-352X(96)00013-4

Sivakumar V, McKelvey D, Graham J, Hughes D (2004) Triaxial tests on model sand columns in clay. Can Geotech J 41(2):299–312. https://doi.org/10.1139/t03-097

Tan SA, Tjahyono S, Oo KK (2008) Simplified plane-strain modeling of the stone-column reinforced ground. J Geotech Geoenviron Eng 134(2):185–194. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2008)134:2(185)