عمران و پروژه
اعتبار،چابکی،پاسخگویی

ارزیابی اثر محصورشدگی شعاعی و تقویت پلیمری بر رفتار باربری و نشست ستون‌های سنگی در خاک‌های اشباع

https://doi.org/10.22034/cpj.2026.577314.1435
دوره 8، شماره 4 - شماره پیاپی 86
تیر 1405
صفحه 25-47
عمران و پروژه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

سید حسن مودب 1
مهدی صادقزاده تبریزی 2

1 کارشناس مهندسی عمران ، شهرداری کلانشهر تبریز،ایران

2 کارشناس ارشد مکاترونیک ،شهرداری کلانشهر تبریز، تبریز، ایران

چکیده
ستون‌های سنگی با تقویت پلیمری یکی از روش‌های مؤثر و متداول برای بهبود ظرفیت باربری و کاهش نشست خاک‌های اشباع در سازه‌های آبیاری و زهکشی هستند. هدف این مطالعه، تحلیل سه‌بعدی رفتار مکانیکی ستون‌های سنگی با محصورشدگی شعاعی و تقویت لایه‌ای پلیمری تحت بارگذاری‌های محلی و توزیع تنش در خاک‌های اشباع می‌باشد. برای این منظور، مدل‌سازی عددی با استفاده از نرم‌افزار المان محدود انجام شد و تأثیر پارامترهایی مانند مدول الاستیسیته ستون، مقاومت غلاف پلیمری، چگالی خاک و هندسه ستون‌ها بررسی گردید. نتایج نشان داد که محصورشدگی شعاعی همراه با تقویت لایه‌ای، ظرفیت باربری ستون‌ها را به‌طور قابل توجهی افزایش داده و نشست آن‌ها را کاهش می‌دهد. همچنین، آرایش شعاعی–لایه‌ای غلاف‌های پلیمری باعث توزیع یکنواخت‌تر تنش‌ها در اطراف ستون شده و از تمرکز تنش در نقاط بحرانی جلوگیری می‌کند. این یافته‌ها، راهنمایی ارزشمند برای طراحی بهینه ستون‌های سنگی تقویت‌شده در پروژه‌های آبیاری و زهکشی ارائه می‌دهند و اثر عملی قابل توجهی در بهبود پایداری و عملکرد سازه‌های خاکی دارند. مطالعه حاضر همچنین به درک بهتر تعامل بین ستون، غلاف پلیمری و خاک اشباع کمک می‌کند و می‌تواند در توسعه روش‌های جدید تقویت خاک کاربرد داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

ستون سنگی
تقویت پلیمری
محصورشدگی شعاعی
نشست
خاک اشباع
موضوعات

عنوان مقاله English

Analysis of Mechanical Behavior of Stone Columns with Radial Encasement and Layered Polymeric Reinforcement in Saturated Soils

نویسندگان English

Seyyed Hasan Moaddab 1
Mahdi Sadeghzadeh Tabrizi 2
1 Civil Engineer, Tabriz Metropolitan Municipality, Tabriz
2 Mechatronics, Tabriz Metropolitan Municipality, Tabriz
چکیده English

Stone columns reinforced with polymeric layers are an effective method to improve bearing capacity and reduce settlement of saturated soils in irrigation and drainage structures. This study aims to investigate the three-dimensional mechanical behavior of stone columns with radial encasement and layered polymeric reinforcement under local loading and stress distribution in saturated soils. Finite element modeling was employed to evaluate the influence of column modulus, polymeric encasement strength, and soil density. The results indicate that radial encasement combined with layered polymeric reinforcement increases the bearing capacity and reduces settlement of the columns. Moreover, the radial–layered arrangement of polymeric encasement plays a significant role in uniform stress distribution around the columns. These findings provide practical guidance for the optimal design of reinforced stone columns in irrigation and drainage projects and have notable implications for improving the performance of earth structures.

کلیدواژه‌ها English

  • Stone column
  • Polymeric reinforcement
  • Radial encasement
  • Settlement
  • Saturated soil
 
[1] J. Castro, A. Cimentada, A. Costa, J. Canizal, and C. Sagaseta, “Consolidation and deformation around stone columns: Comparison of theoretical and laboratory results,” Computers and Geotechnics, vol. 49, pp. 326–337, 2013. doi: 10.1016/j.compgeo.2012.11.006.
[2] A. Adalier and A. Elgamal, “Mitigation of liquefaction and associated ground deformations by stone columns,” Engineering Geology, vol. 72, no. 3–4, pp. 275–291, 2004. doi: 10.1016/j.enggeo.2003.10.001.
[3] J. Han and S. L. Ye, “Simplified method for consolidation rate of stone column reinforced foundation,” Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, vol. 127, no. 7, pp. 597–603, 2001. doi: 10.1061/(ASCE)1090-0241(2001)127:7(597).
[4] J. M. O. Hughes and N. J. Withers, “Reinforcing of soft cohesive soils with stone columns,” Ground Engineering, vol. 7, no. 3, pp. 42–49, 1974.
[5] E. M. Palmeira, G. L. S. Araujo, and N. R. Alkhorshid, “Large scale tests on geotextile encased stone columns,” in Proc. GeoAmericas, Rio de Janeiro, Brazil, 2020.
[6] N. Rahman, M. Rokonuzzaman, and A. Rahman, “Performance analysis of geotextile encased stone columns using a simplified analytical approach,” Scientific Reports, vol. 16, Art. no. 4610, 2026. doi: 10.1038/s41598-025-34737-2.
[7] J. R. Gniel and A. Bouazza, “Improvement of soft soils using geogrid encased stone columns,” Geotextiles and Geomembranes, vol. 27, no. 3, pp. 167–175, 2009. doi: 10.1016/j.geotexmem.2008.11.001.
[8] C. Zheng, X. Yu, H. Zhou, S. Wang, J. Zhao, and X. He, “Stability analysis of stone column supported and geosynthetic reinforced embankments on soft ground,” Geotextiles and Geomembranes, vol. 48, no. 3, pp. 349–356, 2020. doi: 10.1016/j.geotexmem.2019.12.006.
[9] S. S. Gowri Prasad, C. Vasavi, and K. Praveen Sai, “Behaviour of stone column in layered soils using geotextile reinforcement,” International Journal of Civil Engineering and Technology, vol. 8, no. 8, pp. 453–462, 2017.
[10] T. Ayadat, A. M. Hanna, and A. Hamitouche, “Soil improvement by internally reinforced stone columns,” Proceedings of the ICE – Ground Improvement, vol. 161, no. 2, pp. 55–63, 2008. doi: 10.1680/grim.2008.161.2.55.
[11] J. Han, Principles and Practice of Ground Improvement. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, 2015.
[12] P. G. Nicholson, Soil Improvement and Ground Modification Methods. Oxford, U.K.: Butterworth-Heinemann, 2015.
[13] K. Kirsch and F. Kirsch, Ground Improvement by Deep Vibratory Methods. Boca Raton, FL, USA: CRC Press, 2017.
[14] W. Sondermann and W. Wehr, “Deep vibro techniques,” in Ground Improvement, 3rd ed., K. Kirsch and A. Bell, Eds. Boca Raton, FL, USA: CRC Press, 2012, pp. 17–55.
[15] R. D. Barksdale and R. C. Bachus, Design and Construction of Stone Columns, Report No. FHWA/RD-83/026, Federal Highway Administration, Washington, DC, USA, 1983.
[16] T. Foda, A. Abdelkader, and H. M. Ibrahim, “A review of soil stabilization using stone columns technique,” Delta University Scientific Journal, vol. 6, no. 1, pp. 39–50, 2023. doi: 10.21608/dusj.2023.291006
  • تاریخ دریافت 03 بهمن 1404
  • تاریخ بازنگری 20 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش 07 اسفند 1404
  • تاریخ اولین انتشار 07 اسفند 1404
  • تاریخ انتشار 01 تیر 1405

صفحه اصلی

ارسال مقاله

تماس با ما