زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

تأثیر لایه‌ی ماسه‌ای مسلح و غیرمسلح با و بدون ستون‌های ماسه‌ای بر رفتار ظرفیت باربری-نشست رس نرم

نویسندگان
دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی
چکیده
ستون‌های ماسه‌ای/سنگی به دلیل اجرای ساده و کم هزینه بودن دارای کاربردهای متنوع در مهندس ژئوتکنیک می‌باشند. این روش باعث مسلح نمودن خاک به منظور افزایش ظرفیت باربری، کنترل نرخ نشست، کاهش نشست‌های نامتقارن و کل، پایداری سطوح شیبدار و مقاومت در برابر روانگرایی می‌شود. خاک‌های رسی نرم که در زمره خاک‌های مشکل‌ساز قرار می‌گیرند از ظرفیت باربری کم و پتانسل نشست بالایی برخوردار بوده و از این رو نیاز به بهسازی دارند. در مقاله حاضر تاثیر لایه‌ی سطحی ماسه‌ای به صورت مسلح و غیرمسلح همراه با و بدون تک و گروه ستون‌های ماسه‌ای بر رفتار ظرفیت باربری-نشست رس نرم بررسی شده است. بدین منظور رفتار نمونه‌های رس نرم، رس + لایه‌ی سطحی ماسه‌ای مسلح و غیرمسلح، رس + تک/گروه ستون‌های ماسه‌ای و رس + لایه‌ی سطحی ماسه‌ی مسلح/غیرمسلح + تک / گروه ستون‌های ماسه‌ای بررسی و نتایج در مقاله حاضر ارائه گردیده است. از ژئوگرید به عنوان عامل تسلیح لایه‌ی ماسه‌ای، از دستگاه سی. بی. آر. به منظور سیستم بارگذاری و از صفحه فلزی به قطر 5 سانتیمتر به عنوان سطح بارگذاری در آزمایش‌ها استفاده شده است. نتایج آزمایشات نشان می‌دهد که بکارگیری لایه‌ی سطحی ماسه‌ی غیرمسلح و مسلح شده با یک لایه‌ی ژئوگرید در نسبت نشست 5% باعث افزایش ظرفیت باربری بین 4 تا 7 برابر نسبت به رس نرم به تنهایی گردیده و استفاده از تک یا گروه ستون‌های ماسه‌ای نیز بهبود ظرفیت باربری رس نرم را باعث گردیده است. بکارگیری لایه‌ی سطحی ماسه‌‌ی مسلح و غیرمسلح توام با تک یا گروه ستون‌های ماسه‌ای نیز ظرفیت‌های باربری را 7 تا 9 برابر نسبت به رس نرم افزایش داده که بهبود 700 تا 900 درصدی می باشد. با افزایش قطر ستون‌های ماسه‌ای ظرفیت باربری نهایی افزایش یافته به گونه‌ای که بکارگیری گروه ستون ماسه‌ای به قطر 8 سانتیمتر بیشترین تأثیر را بر رفتار ظرفیت باربری-نشست نمونه‌های رس + ستون‌های ماسه‌ای داشته است. همچنین نتایج گواه آن است که به کارگیری لایه‌ی ماسه‌ی سطحی به صورت مسلح یا غیرمسلح همراه با گروه ستون ماسه‌ای موثرتر از تک ستون ماسه‌ای هم حجم می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

1 . Porbaha, A., & Bouassida, M. (2004). Bearing capacity of foundations resting on soft ground improved by soil cement columns. In International Conference on Geotechnical Engineering, Sharjah, UAE (pp. 172 -179).
2 . El Sawwaf, M. A. (2007). Behavior of strip footing on geogrid -reinforced sand over a softclay slope. Geotextiles and Geomembranes, 25(1), 50 -60. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2006.06.001
3 . Singh, V. K., Prasad, A., & Agrawal, R. K. (2007). Effect of soil confinement on ultimate bearing capacity of square footing under eccentric -inclined load. The Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 12(1), 1 -14.
4 . Nazir, A. K., & Azzam, W. R. (2010). Improving the bearing capacity of footing on soft clay with sand pile with/without skirts. Alexandria Engineering Journal, 49(4), 371 -377. https://doi.org/10.1016/j.aej.2010.06.002
5 . Kumar, U., Tandel, Y.K. and Solanki, C.H. (2013). Effect of geosynthetic encasement on sand column in soft soil, International Journal of Structural and Civil Engineering Research, Vol. 2, No. 3, pp. 141 -146.
6 . Kumar, J., & Chakraborty, M. (2015). Bearing capacity of a circular foundation on layered sand– clay media. Soils and Foundations, 55(5), 1058 -1068. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2015.09.008
7 . Rajput, D., Kumar, R., Jain, P. K., & Chandrawanshi, S. (2016). Load -Settlement Behaviour of Soft Soil Reinforced with Sand Piles. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), 3(11), 1303 -1308.
8 . Mehrannia, N., Kalantary, F., & Ganjian, N. (2018). Experimental study on soil improvement with stone columns and granular blankets. Journal of Central South University, 25(4), 866 - 878. https://doi.org/10.1007/s11771 -018 -3790 - z
9 . Nazariafshar, J., Mehrannia, N., Kalantary, F., & Ganjian, N. (2019). Bearing capacity of group of stone columns with granular blankets. International Journal of Civil Engineering, 17(2), 253 -263. https://doi.org/10.1007/s40999 -017 -0271 - y
10 . Rethaliya, R.P. and Vrma, A.K. (2009). Strip footing on sand overlying soft clay with geotextile interface. Indian Geotechnical Journal, 39 (3), 271 -287.
11 . Ibrahim, K.M.H.I. (2014). Bearing capacity of circular footing resting on granular soil overlying soft clay. Housing and Building Research Center. 12, 71 -77. https://doi.org/10.1016/j.hbrcj.2014.07.004
12 . Ramadan, M. I., & Hussein, M. H. (2015). Bearing capacity of sand overlying clay strip footing. International Journal of Science and Research (IJSR), 4(11), 1852 -1859.
13 . Alawaji, H. A. (2001). Settlement and bearing capacity of geogrid -reinforced sand over collapsible soil. Geotextiles and Geomembranes, 19(2), 75 -88. https://doi.org/10.1016/S0266 - 1144(01)00002 - 4
14 . Basudhar, P. K., Saha, S., & Deb, K. (2007). Circular footings resting on geotextile -reinforced sand bed. Geotextiles and Geomembranes, 25(6), 377 -384. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2006.09.003
15 . Sharma, R., Chen, Q., Abu-Farsakh, M., & Yoon, S. (2009). Analytical modeling of geogrid reinforced soil foundation. Geotextiles and Geomembranes, 27(1), 63. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2008.07.002
16 . Latha, G. M., & Somwanshi, A. (2009). Bearing capacity of square footings on geosynthetic reinforced sand. Geotextiles and Geomembranes, 27(4), 281 -294. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2009.02.001
17 . Sharma, J. S. (1998). A study on the behaviour of geogrid reinforced stone column. In Proceedings of the Sixth International Conference on Geosynthetics, (pp. 877 -882), Atlanta, USA.
18 . Raithel, M., & Kempfert, H. G. (2000, November). Calculation models for dam foundations with geotextile coated sand columns. In ISRM International Symposium. International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering, (pp. 1 -6), Melbourne, Australia .
19 . Ambily, A. P., & Gandhi, S. R. (2007). Behavior of stone columns based on experimental and FEM analysis. Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, 133(4), 405 - 415. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090 -0241(2007)133:4(405)
20 . Teena, G. and Hari, G. (2016). Bearing capacity effect of soft clay with sand compaction piles. International Journal of Science and Research (IJSR), 5(4), 1132 -1135.
21 . Ong, D.E.L., Sim, Y.S. and Leung, C.F. (2018). Performance of field and numerical back-analysis of floating stone columns in soft clay considering the influence of dilatancy. International Journal of Geomechanics, Vol. 18, Issue 10. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943 -5622.0001261
22 . Shehata, H.F. and Sorour, T.M. (2018). Effect of stone column installation on soft clay behavior. International Journal of Geotechnical Engineering. https://doi.org/10.1080/19386362.2018.1478245
23 . Gniel, J., & Bouazza, A. (2009). Improvement of soft soils using geogrid encased stone columns. Geotextiles and Geomembranes, 27(3), 167 -175. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2008.11.001
24 . Murugesan, S., & Rajagopal, K. (2009). Studies on the behavior of single and group of geosynthetic encased stone columns. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 136(1), 129 -139. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943 -5606.0000187
25 . Deb, K., Samadhiya, N. K., & Namdeo, J. B. (2011). Laboratory model studies on unreinforced and geogrid -reinforced sand bed over stone column -improved soft clay. Geotextiles and Geomembranes, 29(2), 190 -196. https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2010.06.004
26 . Nayak, S., Vibhoosha, M.P. and Bhasi, A. (2019). Effects of column configuration on the performance of encased stone columns with basal geogrid installed in lithomargic clay. International Journal of Geosynthetics and Ground Engineering. https://doi.org/10.1007/s40891 -019 -0181 -y
27 . Hamzh, A., Mohamad, H. and Bin Yusof, M.F. (2019). The effect of stone column geometry on soft soil bearing capacity. International Journal of Geotechnical Engineering. (Online: 14 Sep 2019). https://doi.org/10.1080/19386362.2019.1666557
28 . Nasiri, M. and Hajiazizi, M. (2019). An experimental and numerical investigation of reinforced slope using geotextile encased stone column. International Journal of Geotechnical Engineering. https://doi.org/10.1080/19386362.2019.1651029
29 . http://www.meshiran.com
30 . Fang, H. Y., & Daniels, J. L. (2017). Introductory geotechnical engineering: an environmental perspective. CRC Press.
31 . Abdi, M. R. and Asadi, M. S. (2013). Effects of mixed sand layer with polypropylene fibers on the behavior of soft clay soils, Proceedings of the 7th National Congress on Civil Engineering, Zahedan, Iran.
32 . Chandrawanshi, S., Kumar, R., Rokade, S., & Jain, P. K. (2016). Bearing Pressure and Settlement Analysis of Soft Ground Reinforced with Stone. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 21(25), 10081 -10094.
33 . Ibrahim, K. M. H. (2016). Bearing capacity of circular footing resting on granular soil overlying soft clay. HBRC journal, 12(1), 71 -77. https://doi.org/10.1016/j.hbrcj.2014.07.00