بررسی رفتار برشی ستون‌های سنگی محصور شده با ژئوسنتتیک‌ در بستر ماسه‌ای

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 4، دوره 38، شماره 1 - شماره پیاپی 49، فروردین 1404، صفحه 65-82   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jfcei.2024.90055.1323

نویسندگان

عادل شکیبی نژاد¹؛ سجاد قلی پور^{* 2}؛ مسعود مکارچیان³

¹دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان

²گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی خوی، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه.

³دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان.

چکیده

یکی از روش‌های بهسازی خاک‌های سست، استفاده از ستون‌های سنگی است که باعث کاهش نشست، افزایش مقاومت در برابر روانگرایی، بهبود ظرفیت باربری، تسریع زهکشی قائم و افزایش سرعت تحکیم می‌شود. در این مقاله تاثیر محصورکننده‌های ژئوتکستایل بر روی پارامترهای باربری جانبی ماسه سست مسلح شده با ستون سنگی مورد بررسی قرار گرفته است. به ‌همین منظور توسط دستگاه برش مستقیم بزرگ‌مقیاس، ستون‌های سنگی در حالت‌های غیرمسلح و مسلح شده با ژئوتکستایل مدل شده و تحت تنش‌های نرمال مختلف بهصورت تکی و گروهی با قطرهای متفاوت مورد آزمایش قرار گرفتد. نتایج بیانگر افزایش مقادیر مقاومت و پارامترهای برشی ماسه سست از طریق مسلح نمودن ستون‌های سنگی است؛ به‌طوری ‌که استفاده از ستون سنگی غیرمسلح در بستر ماسه سست با سطح مقطع تا 17% سطح ماسه، باعث افزایش حدود 12% در زاویه اصطکاک داخلی ماسه و 70% در مقاومت برشی حداکثر شده است. همچنین استفاده همزمان از ستون سنگی و ژئوتکستایل موجب بهبود جزئی حدود 3% در میزان زاویه اصطکاک داخلی و تا حدود 60% در مقدار چسبندگی و 2/2 برابر در مقاومت برشی گردیده است.

کلیدواژه‌ها

ستون سنگی؛ بهسازی خاک؛ ژئوتکستایل؛ برش مستقیم بزرگ مقیاس

مراجع

[1] R. Rezvani, M. Azizi, P. Nopars, and A. Nabizadeh, “Evaluating the Effects of Lime and Nano-Lime on Compaction and Strength Properties of Chaloos Coastal Sand,” Journal of Ferdowsi Civil Enginnering, vol. 33, no. 2, pp. 55-70, 2020. (In Persian) https://doi.org/10.22067/civil.v33i2.85864

[2] S. Gholipour, and M. Makarchian, “Experimental and Numerical Study of Load-Bearing and Settlement Behavior of Circular Skirted foundations Compared to other Types of Foundations,” Journal of Ferdowsi Civil Enginnering, vol. 33, no. 3, pp. 85-104, 2020. (In Persian) https://doi.org/10.22067/jfcei.2021.61489.0

[3] R. D. Barksdale, and R. C. Bachus, “Design and Construction of Stone Columns,” Federal Highway Administration, vol. 1, no. FHWA/RD-83/026, 1983.

[4] D. M. Wood, W. Hu, and D. F. T. Nash, “Group Effects in Stone Column Foundations: Model Test,” Geotechnique, vol. 50, pp. 689-698, 2000. https://doi.org/10.1680/geot.2000.50.6.689

[5] N. Mehrannia, J. Nazariafshar, F. Kalantary, “Experimental Investigation on the Effect of Geometry and Reinforced Floating Stone Columns on Bearing Capacity,” Journal of Ferdowsi Civil Enginnering, vol. 31, no. 2, pp. 74-88, 2018. (In Persian) https://doi.org/10.22067/civil.v31i2.57449

[6] M. Hajiazizi, and M. Nasiri, “Experimental and Numerical Investigation on Stability of Reinforced Sandy Slope using Reinforced Stone Column with Horizontally Laminated Geotextile Disks,” Journal of Ferdowsi Civil Enginnering, vol. 32, no. 1, pp. 55-72, 2019. (In Persian) https://doi.org/10.22067/civil.v32i1.62412

[7] S. N. Malarvizhi, and K. Ilamparuthi, “Load Versus Settlement of Clay Bed Stabilized with Stone & Reinforced Stone Columns,” Proceedings of the 3rd Asian Regional Conference on Geosynthetics, Korea, 2004, pp. 322-329.

[8] S. R. Mohapatra, K. Rajagopal, and J. Sharma, “Direct Shear Tests on Geosynthetic-Encased Granular Columns,” Journal of Geotextiles and Geomembranes, vol. 44, pp. 396-405, 2016. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2016.01.002

[9] S. Ghaffarpour, S. Gharbanbeygi, M. Yaghoubi, “Evaluation of Distinct Factor Affecting the Bearing Capacity in Ground Improvement with Stone Column Group,” Journal of Ferdowsi Civil Enginnering, vol. 32, no. 1, pp. 137-150, 2019. (In Persian) https://doi.org/10.22067/civil.v32i1.61713

[10] S. Murugesan, and K. Rajagopal, “Model Test on Geosynthetics-Encased Stone Column,” Journal of Geoseynthetics International, vol. 14, pp. 346-354, 2007. https://doi.org/10.1680/gein.2007.14.6.346

[11] M. Ghazavi, and J. N. Afshar, “Bearing Capacity of Geosynthetic Encased Stone Columns,” Journal of Geotextiles and Geomembranes, vol. 38, pp. 26-36, 2013. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2013.04.003

[12] L. Keykhosropur, A. Soroush, and R. Imam, “3D Numerical Analyses of Geosynthetic Encased Stone Columns,” Journal of Geotextiles and Geomembranes, vol. 35, pp. 61-68, 2012. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2012.07.005

[13] C. S. Wu, and Y. S. Hong, “Laboratory Tests on Geosynthetic-Encapsulated Sand Columns,” Journal of Geotextiles and Geomembranes, vol. 27, no. 2, pp. 107-120, 2009. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2008.09.003

[14] S. A. Naeini, and N. Gholampoor, “Effect of Geotextile Encasement on the Shear Strength Behavior of Stone Column-Treated Wet Clays,” Indian Geotechnical Journal, vol. 49, pp. 292–303, 2019. https://doi.org/10.1007/s40098-018-0329-z

[15] G. Zheng, X. Yu, H. Zhou, et al. “Stability Analysis of Stone Column-Supported and Geosynthetic-Reinforced Embankments on Soft Ground,” Geotextiles and Geomembranes, vol. 48, no. 3, pp. 349-356, 2020. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2019.12.006

[16] M. Miranda, and A. l. Costa, “Laboratory Analysis of Encased Stone Columns,” Geotextiles and Geomembranes, vol. 44, no. 3, pp. 269-277, 2016. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2015.12.001

[17] S. Naskar, S. K. Gupta, A. K. Choudhary, and K. K. Sharma, “3D Finite Element Analysis of Stone Column Behaviour in Layered Soil with Geosynthetic Reinforced Soil Beds,” Arabian Journal for Science and Engineering, 2024. https://doi.org/10.1007/s13369-024-09322-w

[18] A. O. Elwakeel, and R. M. Elsherbini, “Effect of Column Material Internal Angle of Friction and the Geotextile Stiffness on the Behavior of Group of Geosynthetic-Encased Stone Column,” Indian Geotechnical Journal, 2024. https://doi.org/10.1007/s40098-024-01005-5

[19] N. M. Pradeep, K. Suresh, G. Sanjoli, and N. Mayank, “Behavior of Group of Geosynthetic encased Granular Piles with Tire Chips- Aggregates Mixture under Static and Cyclic Loading–A Model Study,” Construction and Building Materials, vol. 431, 2024. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136507

[20] S. L. Abishikth, and A. R. Sudha, “A Study on the Inclusion of Geosynthetic to Clayey Soil Improved using Stone Column,” International Journal of Advanced Research in Science, Communication and Technology, vol. 2, no. 6, 2022. https://doi.org/10.22067/jfcei.2024.90055.1323

[21] R. Dinarvand, and A. Ardakani, “Behavior of Geosynthetic-encased Granular Column in Silty Sand Soil by Direct Shear Test,” Amirkabir Journal of Civil Engineering, vol. 50, no. 5, pp. 961-972, 2018. (In Persian) https://doi.org/10.22060/ceej.2017.12979.5308

]22[ ASTM D-3080 “Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions,” American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, 2004. https://doi.org/10.1520/D3080_D3080M-23

]23[ ASTM D-4254 “Standard Test Methods for Minimum Index Density and Unit Weight of Soils and Calculation of Relative Density,” American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, 2016. https://doi.org/10.1520/D4254-16

[24] ASTM D-4253, “Standard Test Methods for Maximum Index Density and Unit Weight of Soils using a Vibratory Table,” American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, 2016. https://doi.org/10.1520/D4253-16E01

[25] N. D. Marachi, C. K. Chan, and H. B. Seed, “Evaluation of Properties of Rockfill Materials,” Journal of Soil Mechanics and Foundation Engineering (ASCE), vol. 98, no. sm1, pp. 95-114, 1972. https://doi.org/10.1061/JSFEAQ.0001735

[26] J. N. Stoeber, “Effects of Maximum Particle Size and Sample Scaling on the Mechanical Behavior of Mine Waste Rock; a Critical State Approach,” Master's Thesis, Colorado State University, Fort Collins, USA, 2012.

[27] J. Lowe, “Shear Strength of Coarse Embankment Dam Materials,” Proceedings from the 8th International Congress on Large Dams, Paris, France, vol. 3, pp. 745-761, 1964.