مطالعه‌ عددی ظرفیت باربری پی مجاور شیب رسی مسلح‌شده با ستون سنگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس

2 دانشجوی کارشناسی ارشد ژئوتکنیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس

چکیده

پی‌های بنا شده روی خاک‌های نرم به دلیل نشست‌پذیری زیاد و نیز شیب‌های خاکی حاوی این نوع خاک‌ به دلیل احتمال زیاد وقوع گسیختگی، بایستی اصلاح گردند. استفاده از ستون­های سنگی به عنوان یکی از روش‌های اصلاح خاک‌های نرم و افزایش ضریب اطمینان شیروانی‌های خاکی مطرح می‌شود که علاوه بر سادگی و راحتی اجرا، می‌تواند از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه باشد. هدف از انجام این پژوهش، مطالعه عددی اثر استفاده از ستون‌های سنگی بر ظرفیت باربری پی واقع بر شیب رسی و نیز پایداری آن شیب می‌باشد. با استفاده از نرم‏افزار تفاضل محدود FLAC3D، شیب به صورت سه­بعدی، با ابعاد مناسب و رعایت شرایط مزری، مدل شده است. ظرفیت باربری پی به روش کنترل تنش به‏دست آمده و ضریب اطمینان پایداری شیب از روش کاهش مقاومت برشی محاسبه شده است. به طور کلی، دو نوع مکانیزم گسیختگی در ستون‌های سنگی مشاهده گردید. در ستون‏های زیر پی، شکم­دادگی ستون در ناحیه بالای آن و برای ستو‌ن‌هایی که در زیر پی قرار ندارند پدیده تغییرشکل جانبی در ناحیه بالای آن باعث کاهش اثر ستون بر ظرفیت باربری پی شده است. نتایج نشان داد که به‏طور کلی، ستون سنگی باعث بهبود پایداری شیب رسی و ظرفیت باربری پی خواهد شد. استفاده از ستون سنگی، در زیر پی، بیشترین تأثیر را در افزایش ظرفیت باربری خواهد داشت و نیز با افزایش فاصله مرکز به مرکز ستون‏ها و پی، از میزان تأثیر آن کاسته خواهد شد. به طوری که در فاصله چهار برابر قطر، دیگر اثر چندانی بر ظرفیت باربری پی ندارد. در مورد ستون‌های گروهی، آرایشی که ستون‏ها در راستای طول پی دارند، به‌علت سطح جایگزین بیشتر، بر آرایشی که ستون‏ها در راستای شیب دارند ترجیح داده می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Numerical study of the bearing capacity of the foundation adjacent to the clay slope reinforced with a stone column

نویسندگان [English]

  • Adel Asakereh 1
  • Farid Naseri Daryaei 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Hormozgan University, Bandar Abas, I. R. Iran.
2 MSc Student, Uinversity of Hormozgan
چکیده [English]

Soft and loose soils have always been the focus of attention due to their high settlement and insufficient bearing capacity. The foundations on soft soils and soil slopes containing this type of soil should be modified for high probability of failure. There are various ways to improve these soils, which vary greatly depending on the environmental conditions, site priority, the degree of softness, cost of materials used. Stone column is one of soft soil modification and soil slopes safety factor improvement methods which is economical and easy to implement. The aim of this study is to conduct a numerical study to investigate the effect of stone columns on the bearing capacity of the clay slope and its stability using the FLAC3D finite difference software. the slope is modeled in three dimensions with appropriate dimensions and boundary conditions. The bearing capacity was obtained by stress control procedure and slope safety factor was calculated by shear strength reduction method. In general, two types of failures observed in stone columns. The columns were Located under the footing Were exposed to phenomenon of bulging and the columns were Located outside the footing Were exposed to phenomenon of lateral displacement. The results showed that in general, the stone column will improve the stability of clay slope and its bearing capacity. The use of stone column below the foundation will affect the most on increasing bearing capacity and the effect will decrease by increasing center to the center distance of foundation and columns, so that at 4 times the diameter of stone column it will not have much effect on the bearing capacity. In the case of group columns, the arrangements are along the length of footing is preferred over the arrangements are along slope due to the higher replacement area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soft clay slope
  • stone column
  • bearing capacity
  • slope stability
  • Flac3D

مراجع

حاجی عزیزی، م. و نصیری، م. 1399. "مطالعه عددی سه‌بعدی پایداری شیب ماسه‌ای مسلح با ستون سنگی مسلح با ژئوگرید". نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، 52(3): 531-550.
لاجوردی، س. ح.، انعامی، س.، شمسی، ح. ر. و حمیدی، م. 1397. "مطالعه آزمایشگاهی ستون‏های سنگی منفرد و گروهی محصور شده با ژئوتکستایل". نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، 50(6): 1053-1060.
مقررات ملی ساختمان. 1392."مبحث هفتم، پی و پی­سازی". ویرایش 1392، صفحه 28.
Al-Shukur, A. K. 2015. “Stability analysis of side slope by using stone column and tieback support”. Int. J. Sci. Eng. Res., 5(9): 1837-1844.
Ambily, A. P. and Gandhi, S. R. 2007. “Behavior of stone columns based on experimental and FEM analysis”. Geotech. Geoenviron. Eng., ASCE, 133(4): 405-415.
Andreou, P. and Papadopoulos, V. 2006. “Modelling stone columns in soft clay”. Numer. Meth. Geotech. Eng., 32(4): 82-93.
Balaam, N. P. and Booker, J. R. 1985. “Effect of stone column yield on settlement of rigid foundations in stabilized clay”. Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech., 9(4): 331-351.
Castro, J. 2017. “Groups of encased stone columns: Influence of column length and arrangement”. Geotext. Geomembranes, 45(2): 68-80.
Deb, K., Samadhiya N. K. and Namdeo, J. B .2011. “Laboratory model studies on unreinforced and geogrid-reinforced sand bed over stone column-improved soft clay”. Geotext. Geomembranes, 29(2): 190-196.
Fattah, M. Y., Al-Neami, M. A. and Al-Suhaily, A. S. 2017. “Estimation of bearing capacity of floating group of stone columns”. Eng. Sci. Technol., 20(3): 1166-1172.
Geotechnical Design Manual. 2010. M 46-03.03, Chapter 7, p. 4, Washington State Department of Transportation.
Ghazavi, M. and Nazari Afshar, J. 2013. “Bearing capacity of geosynthetic encased stone columns”. Geotext. Geomembranes, 38(1): 26-36.
Haji Azizi, M. and Nasiri, M. 2019. “Experimental and numerical investigation on stability of sandy slope reinforced by using geotextile reinforced stone column”. J. Ferdowsi Civ. Eng., 52(1): 85-100.
Hughes, J. M. O. and Withers, N. J. 1974. “Reinforcing of soft cohesive soils with stone columns”. Ground Eng., 7(3): 42-49.
Kadhim, S., Parsons, R. L and Han, J. 2015. “Stability analysis of embankments supported by geosynthetic encased stone columns”. Geotech. Special Pub., 3(1): 2318-2327.
Lajevardi, S. H., Enami, S., Shamsi, H. R. and Hamidi, M. 2019. “Experimental study of single and groups of stone columns encased by geotextile”. Amir Kabir J. Civ. Eng., 50(6): 337-346.
Murugesan, S. and Rajagopal, K. 2010. “Studies on the behavior of single and group of geosynthetic encased stone columns”. J. Geotech. Geoenviron. Eng., 136(1): 129-139.
Naderi, E., Asakereh, A. and Dehghani, M. 2018. “Bearing capacity of strip footing on clay slope reinforced with stone columns”. Arab. J. Sci. Eng., 43(10): 5559-5572.
Raee, E., Hataf, N., Barkhordari, K. and Ghahramani, A. 2019. “The effect of rigidity of reinforced stone columns on bearing capacity of strip footings on the stabilized slopes”. Int. J. Civ. Eng., 17(6): 673-685.
Sivakumar, V. and Black, J. A. 2007. “A laboratory model study of the performance of vibrated stone columns in soft clay”. In: Proceedings of the 14th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Madrid, pp. 1053-1062.
Vekli, M., Aytekin, M., Banu­ İkizler, S. and Çalik, Ü. 2012. “Experimental and numerical investigation of slope stabilization by stone columns”. Nat. Hazards, 64(1): 797-820.
Wei, W. B. and Cheng, Y. M. 2009. “Strength reduction analysis for slope reinforced with one row of piles”. Comp. Geotech., 36(1): 1176-1185.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 18 بهمن 1399
  • تاریخ بازنگری: 21 تیر 1401
  • تاریخ پذیرش: 22 تیر 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار