Abstract
The benefit of using stone columns in low strength soil has been proved as an efficient method to improve load-carrying characteristics of shallow footings. The stone column bearing capacity mainly depends on circumferential confinement providing by native soft soils. In this paper, some large body laboratory tests were performed on stone columns with diameters of 60, 80, and 100 mm and a length to diameter of 5. Both unreinforced and encased geotextile reinforced stone columns were tested. Vertical encased stone column (VESC) have been considered to investigate the effect of reinforcement on the footing load-carrying characteristics. The main objective of this research is to compare the effectiveness of vertical encapsulating of stone columns in the same conditions for various stone column diameters. In addition, tests on groups of stone columns with 60 mm diameter were carried out to investigate the effect of presence of neighboring columns on the reference loaded stone column. Results show that the stone column bearing capacity increases by using vertical reinforcing material. With increasing the length and strength of reinforcement in VESC, the stone column bearing capacity increases. In addition, the stress concentration ratio of columns also increases. Moreover, the lateral bulging decreases by using geotextiles. Numerical analysis based on finite element method (FEM) was also conducted to study scale effects on small stone columns tested and how to expand reinforcement effectiveness to large reinforced stone columns
چکیده
مزیت استفاده از ستون های سنگی در خاک با مقاومت پایین به عنوان روشی موثر در بهبود مشخصات ظرفیت باربری شالوده های سطحی اثبات شده است. ظرفیت باربری ستون سنگی عمدتا بر روی محصورشدگی محیطی با فراهم آوردن خاک های نرم منطقه بستگی دارند. در این مقاله، پاره ای از تست های آزمایشگاهی در مقیاس وسیع بر روی ستون های سنگی با قطرهای 60، 80 و 100 mm و نسبت طول به قطر 5 اجرا شدند. هر دو ستون های سنگی مسلح محصور با ژئوتکستایل و غیرمسلح آزمایش شدند. ستون سنگی محصور قائم (VESC) برای بررسی اثر تقویت بر روی مشخصات ظرفیت باربری شالوده در نظر گرفته شده اند. هدف اصلی این تحقیق ، مقایسه کارایی محفظه ای قائم ستون های سنگی در شرایط یکسان برای قطرهای ستون سنگی مختلف است. بعلاوه، آزمایش های روی گروه های ستون های سنگی با قطر 60 mm برای بررسی اثر حضور ستون های همسایه بر روی ستون سنگی بارگذاری شده مرجع انجام شده بودند. نتایج نشان می دهند که ظرفیت باربری ستون سنگی با استفاده از مواد مسلح قائم افزایش می یابد. با افزایش طول و مقاومت تقویت در VESC، ظرفیت باربری ستون سنگی افزایش می یابد. بعلاوه، نسبت تمرکز تنش ستون ها نیز افزایش می یابد. بعلاوه، برآمدگی جانبی با استفاده از ژئوتکستایل ها کاهش می یابد. تحلیل عددی برمبنای روش المان محدود (FEM) نیز برای بررسی اثرات مقیاس بر روی ستون های سنگی کوچک آزمایش شده و چگونگی بسط کارایی تقویت به ستون های سنگی مسلح بزرگ انجام شد.
واژگان کلیدی: ستون سنگی، برآمدگی، بهبود زمین، تقویت خاک، ژئوتکستایل ها، تحلیل المان محدود
1-مقدمه
در مهندسی ژئوتکنیک، ظرفیت باربری و نشست دو معیار اصلی هستند که طراحی و عملکرد شالوده را کنترل می کنند. در خاک های نرم، ساخت سازه ها از قبیل یک ساختمان، مخازن ذخیره، انبار، و ... بر روی خاک های ضعیف معمولاً شامل مسائل پایداری و نشست زیاد می شود. برای حل یا کاهش ظرفیت باربری و مسائل نشست، تقویت خاک را می توان با استفاده از ستون های سنگی در نظر گرفت. بعلاوه، به دلیل نفوذپذیری بالای مواد ستون سنگی، میزان تحکیم در خاک نرم افزایش می یابد.
یک قید عمده با ستون ها در گسیختگی آنها تحت بارگذاری است. بارکسدال و بوچس سه نوع گسیختگی توصیف کردند که می تواند برای یک ستون سنگی رخ دهد: گسیختگی برآمدگی، گسیختگی برشی، و گسیختگی پانچینگ. مکانیزم گسیختگی برآمدگی توسط گرین وود ، وسیک ، هوگز و ویترز، داتی و ناگاراجو ، و مدهو و همکاران توصیف شد. مکانیزم گسیختگی برشی توسط مدهو و ویتکار ، ونگ، و بارکسدال و بوچس توصیف شد. مکانیززم گسیختگی پانچینگ توسط ابوشی و همکاران بررسی شد....