اثر وجود لنز ضعیف بر رفتار ستون‏های سنگی غیرمسلح و مسلح واقع در بستر ماسه‏ای اشباع

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، معماری و هنر، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهر قدس، تهران، ایران

چکیده

به ‏کارگیری ستون سنگی برای بهبود رفتار بستر حاوی لنز ضعیف، از روش‏ های موثر اصلاح رفتار زمین‏های مسئله ‏دار می‏ باشد. با پیشرفت فناوری مواد، کاربرد مصالح ژئوسنتتیکی به عنوان مسلح کننده در روش‏ های بهسازی افزایش یافته است. استفاده همزمان از ستون سنگی و مسلح کننده دور آن موجب افزایش کارایی این روش بهسازی خاک به ویژه در شرایط وجود لنز ضعیف در نزدیکی سطح زمین و در نتیجه وقوع پدیده شکم دادگی می ‏باشد. در این تحقیق اثر استفاده از ستون سنگی واقع در بستر ماسه ‏ای اشباع حاوی لنز ضعیف از نظر ظرفیت باربری نهایی و مود گسیختگی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین کارایی مسلح‌سازی ستون سنگی در شرایط وجود لنز ضعیف با ضخامت و تراز قرارگیری متفاوت بررسی شده است. نتایج حاصل از تحلیل عددی با نرم‏افزار اجزای محدود آباکوس که با استفاده از نتایج مدل‌های فیزیکی کوچک مقیاس در شرایط تنش واقعی صحت‌سنجی شده‌اند، نشان می ‏دهند که در شرایط وجود لنز ضعیف، تغییر طول ستون سنگی غیرمسلح تأثیر چندانی بر وقوع مود گسیختگی شکم دادگی و باربری آن نداشته و کاهش عمق قرارگیری لنز ضعیف اثرات شکم دادگی ستون را افزایش می‌دهد. از طرف دیگر، گرچه مسلح‌سازی ستون سنگی موجب افزایش قابل توجه کارایی آن شده است، اما افزایش ضخامت لنز ضعیف موجب کاهش ظرفیت باربری ستون سنگی در هر دو حالت غیرمسلح و مسلح می‌گردد. وجود لنز ضعیف در بستر ماسه‌ای نسبتاً سست، سبب می‌شود که پدیده شکم دادگی در محدوده قرارگیری لنز ضعیف و تا اعماق حدود 4 برابر قطر ستون غیرمسلح اتفاق بی‌افتد، در حالی که در صورت استفاده از مسلح کننده، گسیختگی دیگر از نوع شکم دادگی نبوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of Soft Lens on the Behavior of Ordinary and Reinforced Stone Columns Located in Saturated Sandy Bed

نویسندگان [English]

  • NIYOUSHA Bazazzadegan 1
  • Navid Ganjian 1
  • Javad Nazariafshar 2
1 Department of Geotechnics, Faculty of Civil Engineering, Islamic Azad University, Science and Research Branch
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Shahr-e-Qods Branch Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

One of the effective methods to improve the behavior of problematic beds containing soft lens is using stone columns. The capability of this soil improvement method increases by simultaneous use of the stone column and geosynthetic encasement, especially in the presence of soft lens near the ground surface or where the possibility of bulging failure is probable. In this research, the efficiency of using stone column embedded in a saturated sandy bed containing soft lens has been numerically investigated in terms of bearing capacity and failure mode. Also, the efficiency of reinforcing the stone column has been investigated in the presence of soft lens with different thicknesses and placement level. The results of numerical analysis obtained by finite element software (Abaqus) and validated by laboratory results of small-scale physical model experiments in real stress conditions shows that in the presence of soft lens, the change in the length of a stone column does not affect the occurrence of bulging failure and decreasing placement level of the soft lens, increases the bulging failure occurrence proportional. On the other hand, increasing the thickness of the soft lens reduces the bearing capacity of the ordinary and reinforced stone column. The phenomenon of bulging can occur at the level of the lens placement and up to a depth of about 4 times the diameter of the ordinary column because of the existence of a soft lens in a relatively loose sandy bed, while the mechanism of failure is not bulging anymore if using encasement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stone column
  • Soft lens
  • Bearing capacity
  • Bulging
  • Geotextiles

مراجع

[1] R.D. Barksdale, R.C. Bachus, R. Barksdale, Design and construction of stone columns, US Department of Transportation, Federal Highway Administration, 1983.
[2] D. Greenwood, Mechanical improvement of soils below ground surface, in:  Inst Civil Engineers Proc, London/UK/, 1970.
[3] J. Hugher, N. Withers, Reinforcing of soft cohesive soils with stone columns, Ground engineering, 7(3) (1974).
[4] J. McKenna, W. Eyre, D. Wolstenholme, Performance of an embankment supported by stone columns in soft ground, Geotechnique, 25(1) (1975) 51-59.
[5] A. Demir, T. Sarici, M. Laman, B. Bagriacik, B. Ok, An experimental study on behaviour of geosynthetic reinforced stone columns, in:  2nd International Balkans Conference on Challenges of Civil Engineering, 2013.
[6] Y. Tandel, C. Solanki, A. Desai, Laboratory experimental analysis on encapsulated stone column, Archives of Civil Engineering,  (2013) 359-379-359-379.
[7] U.R. Lone, M.H. Dar, M.Y. Ahanger, Effect of L/B Ratio of Stone Column on Bearing Capacity and Relative Settlement of Sandy Soil (An Experimental Study), International Journal of Civil Engineering and Technology, 6(1) (2015).
[8] M. Ghazavi, J.N. Afshar, Bearing capacity of geosynthetic encased stone columns, Geotextiles and Geomembranes, 38 (2013) 26-36.
[9] N. Mehrannia, J. Nazariafshar, F. Kalantary, Experimental investigation on the bearing capacity of stone columns with granular blankets, Geotechnical and Geological Engineering, 36(1) (2018) 209-222.
[10] J.N. Afshar, M. Ghazavi, Experimental studies on bearing capacity of geosynthetic reinforced stone columns, Arabian Journal for Science and Engineering, 39(3) (2014) 1559-1571.
[11] P. Das, S.K. Pal, A study of the behavior of stone column in local soft and loose layered soil, EJGE, 18 (2013) 1777-17786.
[12] S.S.G. Prasad, C. Vasavi, K.P. Sai, BEHAVIOUR OF STO LAYERED SOILS USIN REINFORCE, International Journal of Civil Engineering, 8(8) (2017).
[13] S. Sandhya Rani, Suresh Praveen Kumar, P.,, A Study on Behaviour  of  stone column  in  layered soil, Journal of  Research in Materials and Metallurgical Engineering,, 1(3) (2016) pp.11-28.
[14] P. Mohanty, M. Samanta, Experimental and numerical studies on response of the stone column in layered soil, International Journal of Geosynthetics and Ground Engineering, 1(3) (2015) 1-14.
[15] A. Danish, S.N.L. bt Taib, T. Ayadat, A. Hasan, Numerical investigation on the performance of stone columns under raft foundation in soft clayey soils, in:  IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, IOP Publishing, 2021, pp. 012015.
[16] P.G.d.S. Pereira, M.P. Pacheco, B.T. Lima, Numerical analysis of soft soil improved with stone column technique, REM-International Engineering Journal, 74 (2021) 319-327.
[17] S. Saxena, L.B. Roy, Suitability Analysis of Stone Column Materials with PLAXIS, Engineering, Technology & Applied Science Research, 12(2) (2022) 8421-8425.
[18] G. Sedran, Experimental and analytical study of a frustum confining vessel, 1999.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 55، شماره 2
اردیبهشت 1402
صفحه 455-470

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار