ارزیابی شاخص‌های‌ باربری زمین‌های سست بهسازی شده با گروه ستون سنگی

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 8، دوره 32، شماره 1 - شماره پیاپی 25، فروردین 1398، صفحه 137-150   

نوع مقاله: یادداشت پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/civil.v32i1.61713

نویسندگان

سعید غفارپور جهرمی^{* 1}؛ سعید قربان بیگی²؛ مجتبی یعقوبی¹

¹دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

²دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

در مقالۀ حاضر به‌روش عددی اجزای محدود، تأثیر عوامل مختلف بر کارایی گروه ستون‌های سنگی در افزایش ظرفیت باربری و کاهش نشست زمین‌های سست به‌سازی‌شده مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. در این تحقیق عوامل مختلفی چون نسبت سطح ستون سنگی، سختی مصالح و مشخصات مقاومتی و مکانیکی ستون سنگی و خاک در مقیاس گروه مورد بررسی قرار می‌گیرد تا میزان تأثیر این عوامل در طراحی و به‌سازی زمین‌های سست مشخص شود. در این مطالعه بیش از 150 تحلیل عددی به‌روش سه‌بعدی اجزای محدود در حالات مختلف و با متغییرهای متفاوت برای خاک و ستون سنگی از نظر آرایش، مشخصات هندسی و فنی انجام گرفته‌است تا تأثیر این متغییرها قابل درک و بیان باشد. یکی از مهم‌ترین اهداف این مقاله بررسی اثرات گروه ستون سنگی و متغیرهای مختلف بر ظرفیت باربری زمین‌های سست به‌سازی‌شده می‌باشد. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد استفاده از ستون‌های سنگی تأثیر قابل توجهی بر افزایش ظرفیت باربری و کاهش نشست زمین‌های سست دارد. میزان این افزایش با زیاد شدن نسبت سطح ستون‌ سنگی به خاک به‌دلیل افزایش برهم‌کنش ستون‌ها تشدید می‌گردد. افزایش ضریب الاستیسیته و زاویۀ اصطکاک داخلی مصالح ستون و هم‌چنین ضریب پواسون خاک در اطراف ستون‌ها، تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر افزایش ظرفیت باربری دارند در‌حالی‌که با افزایش نسبت پواسون ستون‌های سنگی، افزایش چندانی در ظرفیت باربری دیده نمی‌شود. هم‌چنین بالابودن نسبت سطح جایگزینی (نسبت مساحت ستون‌ها به مساحت کل زمین) علاوه‌بر افزایش ظرفیت باربری، سبب تشدید شیب تأثیر پارامترهای سختی و مقاومتی خاک و ستون بر افزایش ظرفیت باربری می‌گردد که این موضوع مؤید تأثیر گروه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

بهسازی خاک؛ روش اجزاء محدود؛ ستون های سنگی؛ الگوهای شکست؛ ظرفیت باربری

مراجع

1. قضاوی، محمود و نظری‌ افشار، جواد، «طراحی و روش‌های اجرای ستون‌های سنگی»، انتشارات دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، (1388)

2. Guetifa Z., Bouassidaa M. and Debatsb J., "Improved Soft Clay Characteristics due to Stone Column Installation", Computers and Geotechnics, Vol. 34, No. 2, Pp. 104–111, (2007).

3. Etezad, M., "Geotechnical Performance of Group of Stone Columns", PhD Thesis, Concordia University, Montreal, Canada (2007).

4. Balaam N. and Booker J. R., "Effect of Stone Column Yield on Settlement of Rigid Foundations in Stabilized Clay", International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, Vol. 9, No. 4, Pp. 331–351, (1985).

5. Bae, W., Bang, W. and Byung, C., "Behavior of Foundation System Improved with Stone Columns", Proc., 12th Int. Offshore and Polar Engineering Conf., Int. Society of Offshore and Polar Engineers, Cupertino, CA, (2002).

6. Wehr, W., "Stone Columns-single Columns and Group Behavior", Proc. 5th Int. Conf. on Ground Improvement Techniques, Malaysia, Pp. 329–340, (2004).

7. Ambily, A. P. and Gandhi, S. R., "Behavior of Stone Columns based on Experimental and FEM Analysis", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 133, No. 4, ASCE, Pp. 405-415, ( 2007).

8. Andreou, P. and Papadopoulos, V., "Modelling Stone Columns in Soft Clay", Proc. 6th European Conf. on Numerical Methods in Geotechnical Engineering, Graz, Pp. 777–780, (2006).

9. Kirsch, F., "Evaluation of Ground Improvement by Groups of Vibro Stone Columns Using Field Measurements and Numerical Analysis", Proc. of the 2nd Int. Workshop on the Geotechnics of Soft Soils, Glasgow, Pp. 241–248, (2008).

10. Micheal, K., "Numerical Modelling of Small Groups of Stone Columns", Ph.D. Thesis, National University of Ireland, Galway, (2012).

11. Hanna, A., Etezad, M. and Ayadat, T., "Mode of Failure of a Group of Stone Columns in Soft Soil", International Journal of Geomechanics, Vol. 13, Pp. 87-96, (2013).

12. Hughes, J. and Withers, N., "Reinforcing of Soft Cohesive Soils with Stone Columns", Ground Eng., Vol. 7, No.3, Pp. 42-49, (1974).

13. Christoulas, S., "An Experimental Study on Model Stone Columns", Soils and Foundations, Vol. 40, No. 6, Pp. 12-22, (2000).

14. McKelvey, D., Sivakumar, V., Bell, A. and Graham, J., "Modelling Vibrated Stone Columns in Soft Clay", Proc. Institution of Civil Engineers - Geotechnical Engineering, Vol. 157, No. 3, Pp. 137–149, (2004).

15. Hu, W., Wood, D. M. and Stewart, W., "Ground Improvement Using Stone Column Foundations: Result of Model Tests", Int. Conf. on Ground Improvement Techniques, CI-Premier, Singapore, Pp. 247-256, (1997).

16. Murugesan, S. and Rajagopal, K., "Geosynthetic-encased Stone Columns: Numerical Evaluation", Geotextiles and Geomembranes, Vol. 24, Pp. 349-358, (2006).

17. Wood, D., Hu, W. and Nash, D., "Group Effects in Stone Column Foundations: Model Tests", Geotechnique, Vol. 50, No. 6, Pp. 689-698, (2000).

18. Hu, W., "Physical Modeling of Group Behavior of Stone Column Foundations", Ph.D. dissertation, Univ. of Glasgow, U.K, (1995).

19. Mccabe, B., Mcneill, J. and Black, J., "Ground Improvement Using the Vibro-stone Column Technique", Transactions of the Institution of Engineers of Ireland, Galway, (2007).

20. Rao, N., Madhiyan, S. M. and Prasad, Y. V. S. N., "Influence of Bearing Area on the Behaviour of Stone Columns", Indian Geotechnical Conf., Calcutta: Pp. 235–237, (1992).

21. Malarvizhi S. and Ilamparuthi K. "Modeling of Geogrid Encased Stone Column", ICCMS-05, IIT Guwahati, India.A. Author 1 and B. Author 2, "Title of the Conference Paper", Proc. Int. Conf. on Power System Reliability. Singapore, Pp. 100-105, (2005).

22. ارجمند، محمدعلی و زمانی، مجید، «بررسی تأثیر ستون‌های سنگی بر ظرفیت باربری شالوده‌های سطحی ساختمان‌های با ارتفاع متوسط»، کنفرانس ملی مهندسی عمران و محیط زیست، قزوین (1394).

23. Nima, R., Nalbantoglu, Z. and Araujo, G., "3D Analysis of Full Scale Stone Column Reinforced Soft Clay: Numerical Evaluation", COBRAMSEG 2014, Goiânia, Vol. 1, (2014).