بررسی تحکیم خاک به روش خارج کردن هوا با استفاده از تحلیل عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران و منابع زمین، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

با توجه به افزایش جمعیت و شهرنشینی و کمبود زمین‌های مناسب از نظر ظرفیت باربری، ساخت و ساز در خاک‌های نرم به خصوص رس‌ها که دارای ظرفیت باربری کم و ویژگی‌های نشست‌پذیریِ بیش از حد متعارف می‌باشند، انجام می‌شود. در این نوع خاک‌ها در زمانی که اشباع باشند، ساخت سازه‌هایی از جمله  ساختمان‌های بزرگ موجب خروج فشار آب منفدی و به طبع آن ایجاد نشست تحکیمی خواهد شد. یکی از روش‌های کاهش نشست تحکیمی به مقدار مجاز تعیین شده در آیین‌نامه استفاده از روش پیش بارگذاری است که مستلزم انجام عملیات خاکی و خاکریزی و نهایتاً جمع‌آوری سربار خواهد بود. برای کاستن از حجم عملیات خاکی و هزینه‌های مربوطه، استفاده از خلاء همراه با زهکش‌های قائم روشی موثر می‌باشد که موجب تسریع عملیات و کاهش هزینه‌ها می‌گردد. در این راستا در این پژوهش با شبیه‌سازی عملیات تحکیم خاک به روش خلاء به وسیله نرم‌افزار کامسول تاثیر پارامترهای شدت فشار خلاء، عمق سنگ بستر، نسبت تخلخل خاک و تعداد کانون‌های خلاء بر میزان نشست تحکیم بررسی گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، مشخص شد که افزایش شدت خلاء اعمالی در کانون‌های خلاء، افزایش نسبت تخلخل خاک و افزایش عمق قرارگیری سنگ بستر، هریک به نحوی موجب تسریع فرایند تحکیم می‌گردد، این در حالی است که تعداد پایانه‌های اعمال خلاء تاثیر ملموسی بر این روند ندارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the soil consolidation via vacuum method by using numerical analysis

نویسندگان [English]

  • Mohammad Karimi
  • Maryam Yazdi
  • Amir Ali Zad
Department of Civil Engineering, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Due to increasing population and urbanization and lack of suitable land in terms of bearing capacity, construction is performed on soft soils, especially clays with low bearing capacity and excessive conventional settling characteristics. In these types of saturated soils, the construction of structures, such as large buildings, will release pore water pressure and therefore create a consolidation. One of the ways to reduce consolidation to the permissible amount specified in the regulations is to use a preload method that will require soil and embarkment operations and ultimately, necessity the removal of those embarkments. Vacuum combined with vertical drainage is an effective way to reduce the number of soil operations and associated costs, which in other words will accelerate the construction of structures and reduce costs. In this study, the effect of several parameters on the amount of consolidation was investigated by simulating soil consolidation via using the COMSOL Multiphysics and GeoStudio software. Based on the results, it was found that increasing vacuum intensity in vacuum chambers, increasing soil void ratio, and increasing bedrock depth, each of them accelerated the consolidation process. However, the number of vacuum terminals does not have a significant impact on this process.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil Consolidation
  • COMSOL Software
  • Vacuum pressure
  • Number of Vacuum terminals
  • Numerical Modeling

مراجع

[1] Masse, F., et al., Vacuum Consolidation -A Review of 12 Years of Successful Development, (2001)
[2] Schiffman, R.L. Consolidation of soil under time-dependant loading and varying permeability, in: Highw. Res. Board Proc., 1958.
[3] Wilson, N.E., Elgohary, M.M. Consolidation of soils under cyclic loading, Can. Geotech. J. 11 (1974) 420–423.
[4] Alonso, E.E., Krizek, R.J. Randomness of settlement rate under stochastic load, ASCE J Eng Mech Div. 100 (1974) 1211–1226.
[5] Olson, R.E. Consolidation under time-dependent loading, J. Geotech. Eng. Div. 103 (1977) 55–60.
[6] Baligh, M.M., Levadoux, J.N. Consolidation theory for cyclic loading, J. Geotech. Eng. Div. 104 (1978) 415–431.
[7] Ying-chun, Z., Kang-he, X., Xi-bin, L. Nonlinear analysis of consolidation with variable compressibility and permeability, J. Zhejiang Univ. A. 6 (2005) 181–187.
[8] Chai, J.-C., Carter, J.P. and Hayahsi, S. Ground deformation induced by vacuum consolidation. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 131(12), (2005) 1552–1561.
[9] Chai, J.-C., Miura, N. and Bergado, D. T. Preloading clayey deposit by vacuum pressure with cap-drain: Analyses versus performance. Geotextiles and Geomembranes, 26(3), (2008) 220–230.
[10] Toufigh, M.M., Ouria, A. Consolidation of inelastic clays under rectangular cyclic loading, Soil Dyn. Earthq. Eng. 29 (2009) 356– 363.
[11] Chai, J.-C., Hong, Z.-S. and Shen, S.-L. Vacuum-drain consolidation induced pressure distribution and ground deformation. Geotextiles and Geomembranes, 28(6), (2010) 525–535.
[12] Kosaka T, KawaidaM, Yamada K and ToyotaM., 10 meters of ground settlement behaviors induced by vacuum consolidation and high embankment highway construction. Proceedings of the 46th Annual Meeting of Japanese Geotechnical Society, Kobe, Japan, (2010) 853–854 (in Japanese).
[13] Chai JC, Ong CY, Carter JP and Bergado DT., Lateral displacement under combined vacuum pressure and embankment loading.Ge´otechnique 63(10), (2010) 842–856
[14] Indraratna, B., Recent advances in the application of vertical drains and vacuum preloading in soft soil stabilisation, (2010).
[15] Kargar, S., Moosavi, A. Bidirectional water transport through non-straight carbon nanotubes, J. Mol. Liq. 276 (2019) 39–46.
[16] Rujikiatkamjorn, C., Indraratna, B., Chu, J. 2D and 3D numerical modeling of combined surcharge and vacuum preloading with vertical drains, Int. J. Geomech. 8 (2008) 144–156.
[17] Reihani, A., Soleimani, A., Kargar, S., Sundararaghavan, V., Ramazani, A. Graphyne Nanotubes: Materials with Ultralow Phonon Mean Free Path and Strong Optical Phonon Scattering for Thermoelectric Applications, J. Phys. Chem. C. 122 (2018) 22688–22698.
[18] Dam, L.T.K, Sandanbata, I and Kimura, M., Vacuum Consolidation Method-Worldwide Practice and the Latest Improvement in Japan (2006)
[19] Walker, R., Indraratna, B. Consolidation analysis of a stratified soil with vertical and horizontal drainage using the spectral method, (2009).  
[20] Mohamedelhassan, E., Shang, JQ., Vacuum and surcharge combined one-dimensional consolidation of clay soils, Canadian Geotechnical Journal 39 (5), (2002) 1126-1138
[21] Indratna, B., Rujikiatkamjorn, C., Ameratunga, J. and Boyle, P., Performance and Prediction of Vacuum Combined Surcharge Consolidation at Port of Brisbane. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 137(5), (2011) 550–554.
[22] "COMSOL Modeling Software". COMSOL.com. Comsol, Inc. Retrieved 20 November 2015.
[23] GEO-SLOPE International Ltd, GeoStudio 2007 Add-Ins Programming Guide and Reference[M]. 2007.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 54، شماره 7
مهر 1401
صفحه 2739-2758

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار