رفتار ستون‎های دانه‎ای محصورشده با ژئوسنتتیک در خاک‎ ماسه‎ لای‎دار تحت آزمایش برش مستقیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بینالمللی امام خمینی (ره،) قزوین، ایران

2 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره،) قزوین، ایران

چکیده

استفاده از ستونهای دانه‌ای از دیرباز و به جهت مقرون به صرفه بودن و سازگار بودن با محیط زیست، برای بالا بردن مقاومت برشی خاک، کنترل نشست، سرعت بخشیدن به تحکیم، کنترل روانگرایی و افزایش ظرفیت باربریپی‌هارایج بوده است. در این تحقیق بهسازی خاک ماسه‌ای سست با درصد ریزدانهی لای صفر تا 30درصد که با ستون دانه‌ای بهسازی شد، بررسی شد. با انجام 48آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس، عواملی نظیر نسبت سطح مقطع ستون دانه‌ای، محصور شدگی ستون، تنش نرمال، اثر گروه ستون دانه‌ای، و دانه بندی مصالح ستون مورد بررسی قرار گرفت. پس از بهسازی با ستون دانه‌ای (SC )، مشخص شد که در تنش نرمال 10کیلوپاسکال تا 80درصد و در تنش نرمال 30کیلوپاسکال تا 35درصد، به ترتیب مقاومت پسماند و پیک افزایش می‌یابد. افزایش نسبت سطح مقطع ستون به سطح مقطع کل نمونه  (Arr  ) افزایش مقاومت برشی را به همراه داشت. با محصور کردن ستون دانه‌ای به وسیله‌ی الیاف ژوتکستایل(ESC  )، مقاومت نهایی مجموعه بین % 15تا % 40نسبت به ستون دانه‌ای محصور نشده افزایش پیدا کرد. همچنین در یک Arrیکسان و در تنش نرمال 60کیلوپاسکال، گروه ستون دانه‌ای محصور شده بین % 23تا % 40و ستون منفرد محصور شده بین % 15تا % ،25مقاومت پسماند را نسبت به ستون محصورنشده افزایش می‌دهد. با افزایش بعد دانه‌های ستون منفرد محصورشده در تنش نرمال 60کیلوپاسکال، مقاومت برشی نرمالیزه شده تا % 36نسبت به ستون منفرد محصور نشده افزایش می‌یابد. نتایج آزمایش‌ها حاکی از این است که با افزایش ریزدانه‌ی خاک، راندمان تاثیر حضور ستون دانه‌ای در افزایش مقاومت برشی کمتر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Behavior of Geosynthetic-encased Granular Column in Silty Sand Soil by Direct Shear Test

نویسندگان [English]

  • R. Dinarvand 1
  • A. Ardakani 2
1 Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
چکیده [English]

This paper investigates the reaction of geo-synthetic encased granular columns (EGCs) in loose silty sands under lateral loading. 48 large scale direct shear tests are performed on granular columns to study the effect of Area Replacement Ratio (Arr), encasement, normal stress, group action and granular column grading. The results showed that in the case of ordinary granular columns (GCs) the residual and peak strength increased up to 80% for 10 kPa normal stresses and up to 35% for 30 kPa normal stresses, respectively. Also the residual strength increased by increasing area replacement ratio. In the case of geo-synthetic encased granular columns (EGCs) the residual strength increased from 15% to 40% compared with GCs. In the case of a group of encased granular columns at 60 kPa normal stress, the residual strength increased from 23% to 40% compared with a group of not-encased granular columns. But In the case of the single encased granular column at 60kPa normal stress, the residual strength increased from 15% to 25% compared with single not-encased granular columns. By increasing the size of grains of EGCs at 60 kPa, the normalized residual strength increased up to 36% compared with not-encased granular column. The results of tests showed that the effect of granular columns in lateral resistance decreased by increasing fine content.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Granular Column
  • Encasement
  • geotextile
  • Shear Strength
  • Silty Sand

مراجع

[1] J. Duncan, C. Chang, Nonlinear analysis of stress and strain in soils, Journal of Soil Mechanics & Foundations Div, 96 (1970) 1629-1652.
[2] R.D. Barksdale, R.C. Bachus, Design and construction of stone columns volume II, Federal Highway Administration, (1983).
[3] S. Murugesan, K. Rajagopal, Studies on the behavior of single and group of geosynthetic encased stone columns, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 136(1) (2009) 129-139.
[4] D. Bergado, N. Singh, S. Sim, B. Panichayatum, C. Sampaco, A. Balasubramaniam, Improvement of soft Bangkok clay using vertical geotextile band drains compared with granular piles, Geotextiles and Geomembranes, 9(3) (1990) 203-231.
[5] J. Hugher, N.J. Withers, Reinforcing of soft cohesive soils with stone columns, Ground engineering, 7(3) (1974) 42-49.
[6] J. Hughes, N. Withers, D. Greenwood, A field trial of the reinforcing effect of a stone column in soil, Geotechnique, 25 (1975) 31-44.
[7] K. Tokimatsu, Y. Asaka, Effects of liquefaction-induced ground displacements on pile performance in the 1995 Hyogoken-Nambu earthquake, Soils and Foundations, 38 (1998) 163-177.
[8] A. Asgari, M. Oliaei, M. Bagheri, Numerical simulation of improvement of a liquefiable soil layer using stone column and pile-pinning techniques, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 51 (2013) 77-96.
[9] K. Adalier, A. Elgamal, J. Meneses, J.I. Baez, Stone columns as liquefaction countermeasure in non-plastic silty soils, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 23(7) (2003) 571-584.
[10] S.A. Ashford, K.M. Rollins, J.I. Baez, Comparison of deep foundation performance in improved and non-improved ground using blast-induced liquefaction, Soil Dynamics and Liquefaction, ASCE Geotech. Special Publ., 107 (2000) 20-34.
[11] M. Raithel, H.G. Kempfert, Calculation models for dam foundations with geotextile coated sand columns, ISRM International Symposium, International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering, (2000).
[12] M. Raithel, H.G. Kempfert., A. Kirchner, Geotextile-encased columns (GEC) for foundation of a dike on very soft soils, Proceedings of the Seventh International Conference on Geosynthetics, Nice, France, (2002).
[13] J. Gniel, A. Bouazza, Construction of geogrid encased stone columns: a new proposal based on laboratory testing, Geotextiles and Geomembranes, 28 (2010) 108-118.
[14] G. Araujo, E. Palmeira, R. Cunha, Behaviour of geosynthetic-encased granular columns in porous collapsible soil, Geosynthetics International, 16(6) (2009) 433-451.
[15] S.R. Mohapatra, K. Rajagopal, J. Sharma, Direct shear tests on geosynthetic-encased granular columns, Geotextiles and Geomembranes, 44(3) (2016) 396-405.
[16] L., Zhang, M. Zhao, Deformation analysis of geotextile-encased stone columns, International Journal of Geomechanics, 15(3) (2015) 04014053.
[17] M. Miranda, M., A. Da Costa, J. Castro, C. Sagaseta, Influence of geotextile encasement on the behaviour of stone columns: Laboratory study, Geotextiles and Geomembranes, 45 (2017) 14-22.
[18] S. Murugesan, K. Rajagopal, Shear load tests on stone columns with and without geosynthetic encasement, Geotechnical Testing Journal , 32(1) (2008) 76-85.
[19] F. Schnaid, D. Winter, A.E.F. Silva, D. Alexiew, V. Kuster, A. Hebmuller, Geotextile encased columns (GEC) under bridge approaches as a pressure-relief system: concept, experience and measurements, 10th International Conference on Geosynthetics, Berlin, Germany, (2014).
[20] J.F. Chen, L.Y. Li, J.F. Xue, S.Z. Feng, Failure mechanism of geosynthetic-encased stone columns in soft soils under embankment, Geotextiles and Geomembranes, 43(5) (2015) 424-431.
[21] M.S. Almeida, I. Hosseinpour, M. Riccio, M., D. Alexiew, Behavior of geotextile-encased granular columns supporting test embankment on soft deposit, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 141(3) (2014) 04014116.
[22] S.A. Naeini, N. Gholampoor, Cyclic behaviour of dry silty sand reinforced with a geotextile, Geotextiles and Geomembranes, 42(6) (2014) 611-619.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 50، شماره 5
آذر و دی 1397
صفحه 961-972

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار