مطالعۀ دو بعدی آزمایشگاهی و تحلیلی رفتار مسلح‌کننده در خاکریزهای متکی بر شمع

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران

2 گروه مهندسی ژئوتکنیک، مؤسسه تحقیقاتی دلتارس، دلفت، هلند

چکیده

یکی از روش‌های بهسازی خاک‌نرم استفاده از خاکریز به همراه مسلح‌کننده ژئوسینتتیکی که بر روی شمع‌ها اجرا می‌شوند، می‌باشد. این سیستم خاکریز متکی بر شمع نام دارد. هدف از طراحی این سیستم انتقال بار بیشتر به شمع‌ها از طریق خاکریز و مسلح‌کننده می‌باشد. به دلیل تشکیل پدیده قوس‌زدگی در خاکریز، قسمتی از سربار(A) به طور مستقیم به سمت شمع‌ها منتقل می‌شود که باعث کاهش قسمت سربار باقی مانده (B) اعمال شده بر روی مسلح‌کننده بین شمع‌ها می‌گردد. یکی از اهداف آیین‌نامه‌های طراحی خاکریز متکی بر شمع آن است که مسلح‌کننده با نشست کمتر بتواند بار بیشتری را به شمع‌ها منتقل کند. در این مقاله ابتدا آزمایش‌های دوبعدی با استفاده از میله‌های صلب فلزی به عنوان خاکریز با رفتار دو بعدی، انجام می‌شود. سپس برای تغییر شکل مسلح‌کننده بدست آمده از آزمایش‌ها، محاسبه‌های تحلیلی انجام می‌شود. دستگاه آزمایش به گونه‌ای طراحی و ساخته شده‌است که امکان اندازه‌گیری جداگانه مقادیر A و B فراهم شود. بررسی‌ها روی متغییرهای ارتفاع خاکریز و تعداد رشته‌های مسلح‌کننده نشان دادندکه با افزایش 4 برابری ارتفاع خاکریز به دلیل تشکیل قوس پایدارتر و افزایش تجمع توزیع‌بار در نزدیکی شمع‌ها، مسلح‌کننده قادر است با یک نشست ثابت تا حداکثر 3/7 برابر بار بیشتری را به شمع‌ها منتقل کند، در حالی که با سه برابر شدن تعداد رشته‌های مسلح‌کننده، به ازای یک نشست ثابت مسلح‌کننده قادر خواهد بود حداکثر 1/78 برابر بار منتقل شده به شمع‌ها را افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Two-dimensional experimental and analytical study of reinforcement behavior in piled embankments

نویسندگان [English]

  • Mohammad Fakhrian nejad 1
  • seyed hamid LAJEVARDI 1
  • Suzanne J. M. van Eekelen 2
  • Arash Nayeri 1
1 Department of Civil Engineering, Arak Branch, Islamic Azad University, Arak, Iran
2 Geotechnical Researcher, Deltares, 1 Boussinesqweg, Delft MH 2600, Netherlands
چکیده [English]

One of the methods to improve soft soil is to use embankments along with geosynthetic reinforcement on piles. This embankment system is called piled embankment. The objective of designing this system was to transfer higher load to piles through embankment and reinforcement. Due to the phenomenon of soil arching in the embankment, part of the surcharge load (A) was directly transferred to the piles, reducing the remaining surcharge load (B) applied to the reinforcement between the piles. One of the objectives of piled embankment design regulations is that the reinforcement with less settlement can transfer a higher load to the piles. In this article, 2D tests were first performed using rigid steel rods as embankments with 2D behavior. Then, analytical calculations were performed for the deflection of the reinforcement after the tests. The test device was designed and made in such a way that can measure the values of A and B separately. Studies on the variables of the embankment height and the number of reinforcing strands showed that by increasing the height of the embankment by 4 times due to the formation of a more stable arch and the distributed load accumulation near the piles, the reinforcement can transfer higher load up to 3.7 times to the piles with a fixed settlement. While by tripling the number of reinforcing strands, for a fixed settlement of the reinforcement, it can increase the maximum load transferred to the piles by 1.78 times.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Piled embankment
  • reinforcement
  • embankment height
  • distributed load
  • soil arching

مراجع

[1] S. Van Eekelen, J. Han, Geosynthetic-reinforced pile-supported embankments: state of the art, Geosynthetics International, 27(2) (2020) 112-141.
[2] S.J. Eekelen, Basal reinforced piled embankments, Delft University of Technology, 2015.
[3] S.J. Eekelen, M.H. Brugman, Design guideline basal reinforced piled embankments,  (2016).
[4] K. Terzaghi, Stress distribution in dry and in saturated sand above a yielding trap-door,  (1936).
[5] S.-J. Feng, S.-G. Ai, H. Chen, Estimation of arching effect in geosynthetic-reinforced structures, Computers, and Geotechnics, 87 (2017) 188-197.
[6] W. Liu, S. Qu, H. Zhang, Z. Nie, An integrated method for analyzing load transfer in geosynthetic-reinforced and pile-supported embankment, KSCE Journal of Civil Engineering, 21 (2017) 687-702.
[7] T. Van der Peet, S. Van Eekelen, 3D numerical analysis of basal reinforced piled embankments, in:  Proceedings of the 10th International Conference on Geosynthetics, Berlin, Germany, 2014, pp. 21-25.
[8] B. Le Hello, P. Villard, Embankments reinforced by piles and geosynthetics—Numerical and experimental studies dealing with the transfer of load on the soil embankment, Engineering geology, 106(1-2) (2009) 78-91.
[9] B.S. Albusoda, S.H. Hussein, D.A. Al-Hamdani, Numerical Analysis of Geogrid and Deep Mixing Column Supported Embankment, in:  IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, IOP Publishing, 2020, pp. 012005.
[10] M. Fakhrian Nejad, S.H. Lajevardi, S.J. van Eekelen, A. Nayeri, Two-Dimensional Experimental and Analytical Investigations of Load Distribution on Piled Embankments, International Journal of Geosynthetics and Ground Engineering, 8(6) (2022) 72.
[11] O. Jenck, D. Dias, R. Kastner, Discrete element modelling of a granular platform supported by piles in soft soil–Validation on a small scale model test and comparison to a numerical analysis in a continuum, Computers and Geotechnics, 36(6) (2009) 917-927.
[12] R. Rui, Y.-q. Ye, J. Han, Y.-x. Zhai, Y. Wan, C. Chen, L. Zhang, Two-dimensional soil arching evolution in geosynthetic-reinforced pile-supported embankments over voids, Geotextiles and Geomembranes, 50(1) (2022) 82-98.
[13] S.v. Van Eekelen, A. Bezuijen, A. Van Tol, Analysis and modification of the British Standard BS8006 for the design of piled embankments, Geotextiles and Geomembranes, 29(3) (2011) 345-359.
[14] C. Yun-Min, C. Wei-Ping, C. Ren-Peng, An experimental investigation of soil arching within basal reinforced and unreinforced piled embankments, Geotextiles and Geomembranes, 26(2) (2008) 164-174.
[15] D. Zaeske, Zur Wirkungsweise von unbewehrten und bewehrten mineralischen Tragschichten über pfahlartigen Gründungselementen, Fachgebiet u. Versuchsanst. Geotechnik, Univ. Gh Kassel, 2001.
[16] L. Briançon, B. Simon, Performance of pile-supported embankment over soft soil: full-scale experiment, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 138(4) (2012) 551-561.
[17] H.-J. Lai, J.-J. Zheng, J. Zhang, R.-J. Zhang, L. Cui, DEM analysis of “soil”-arching within geogrid-reinforced and unreinforced pile-supported embankments, Computers and Geotechnics, 61 (2014) 13-23.
[18] D.F. Fagundes, M.S. Almeida, L. Thorel, M. Blanc, Load transfer mechanism and deformation of reinforced piled embankments, Geotextiles and Geomembranes, 45(2) (2017) 1-10.
[19] L. Briançon, A. Abdelouhab, A laboratory device to analyze the behavior of pile supported embankment reinforced by geosynthetics, Proceedings of 11th ICG,  (2018) 16-21.
[20] O. Jenck, D. Dias, R. Kastner, Soft ground improvement by vertical rigid piles two-dimensional physical modelling and comparison with current design methods, Soils and Foundations, 45(6) (2005) 15-30.
[21] R. Rui, J. Han, S. Van Eekelen, Y. Wan, Experimental investigation of soil-arching development in unreinforced and geosynthetic-reinforced pile-supported embankments, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 145(1) (2019) 04018103.
[22] E. für den Entwurf, die Berechnung von Erdkörpern mit Bewehrungen aus Geokunststoffen–EBGEO, Herausgegeben von der deutschen Gesellschaft für Geotechnik e, V.,(2. Auflage), Berlin: Ernst & Sohn,  (2010).
[23] S.J. Van Eekelen, A. Bezuijen, H. Lodder, e.A. van Tol, Model experiments on piled embankments. Part I, Geotextiles and Geomembranes, 32 (2012) 69-81.
[24] S.J. Van Eekelen, The 2016-update of the dutch design guideline for basal reinforced piled embankments, Procedia engineering, 143 (2016) 582-589.
 
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 56، شماره 1
1403
صفحه 23-50

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار