Введение. Проведен анализ сходимости результатов, полученных в ходе сравнения аналитического и численного методов с помощью метода конечных элементов в ПК Midas GTS NX при расчете перекрестно-балочного фундамента и наклонного основания при внезапном образовании карстово-обвальных процессов. Аналитический метод расчета разработан на основании эмпирических данных, полученных в ходе выполнения лабораторных модельных исследований в специальной установке, позволяющей моделировать карстово-обвальные процессы, численная модель являлась идентичным прототипом, повторяющим качественные и количественные характеристики, используемые при физическом моделировании. Материалы и методы. Приведена сравнительная оценка сходимости полученных результатов двумя независимыми методами при расчете перекрестно-балочного фундамента на наклонном основании в условиях карстово-обвальных процессов. Результаты. Осуществлена оценка полученных расхождений основных количественных параметров, таких как нормальные контактные напряжения под подошвой продольной ленты перекрестно-балочного фундамента, деформаций основания после выхода карстовой полости на поверхность и образования провальных воронок. Выводы. В результате исследований подтверждена достоверность предложенной численной модели. Она позволяет уменьшить трудоемкость лабораторных испытаний и расширить границы исследования при дальнейшем изучении работы перекрестно-балочного фундамента и наклонного основания в условиях закарстованных территорий.
Строительство: наука и образование
2025. — Выпуск 1
Содержание:
Введение. Рассматривается программа экспериментальных исследований на основе численного моделирования работы свайного поля в однородном песчаном основании. Актуальность обусловлена необходимостью повышения надежности и безопасности свайных фундаментов, широко применяемых в современном строительстве. Исследование направлено на устранение существующих пробелов в предсказании взаимодействия свай с однородным грунтом. Разработана и апробирована программа экспериментов, включающая моделирование и натурные испытания. Полученные результаты позволили предложить новые подходы к расчету свайных полей, что имеет значительную научную и практическую ценность для строительной отрасли. Материалы и методы. Использованы данные научных публикаций, нормативных документов, проектных материалов и результатов экспериментов. Применены методы системного анализа, моделирования, а также экспериментальные и статистические подходы. Эти методы дали возможность получить новые сведения и внести коррективы в расчетные методы свайных фундаментов. Результаты. Разработана численная модель экспериментальных исследований, проанализированы различные методы расчета свайных фундаментов, разработана модель стенда для проведения опытов, создана поэтапная программа выполнения эксперимента. Выводы. Результаты исследования работы свайного поля в однородном основании обладают высокой научной и практической ценностью. Разработанная математическая модель и экспериментальные данные позволили более точно описать распределение нагрузок и деформаций в свайном поле, что является значительным вкладом в теорию расчета свайных фундаментов. Полученные результаты подтверждают необходимость и важность пересмотра существующих методов расчета свайных фундаментов. Их внедрение в строительную практику и образовательные программы даст возможность повысить надежность и эффективность строительства, а также создать базу для дальнейших исследований в данной области.
Ключевые слова
Введение. Предложен метод определения бокового давления на ограждение котлована, который базируется на анализе напряженного состояния удерживаемой грунтовой массы. Он может быть использован как для несвязных, так и для связных грунтов, при однородном или неоднородном строении удерживаемого массива, как при наличии на его поверхности нагрузок, так и без них. Материалы и методы. При выполнении сопоставительных расчетов использованы материалы, опубликованные российскими и иностранными учеными, в которых приведены результаты анализа проведенных экспериментов и теоретических исследований. Все вычисления осуществлены в оболочке компьютерной программы «Устойчивость», в которой определение полей напряжений проводится методом конечных элементов в линейной постановке. Результаты. Установлено, что все полученные расчетом значения бокового давления с достаточной степенью точности (для экспериментальных исследований) совпадают с соответствующими значениями, приведенными в цитируемых работах. Полученные авторами представленной статьи значения бокового давления оказались на 25-40 % меньше аналогичных результатов, приведенных цитируемыми авторами. Формы эпюр бокового давления, построенные авторами каждой из цитируемых работ, конгруэнтны эпюрам бокового давления, построенным на основе сделанных в статье предложений. Отличие численных значений бокового давления, полученных авторами цитируемых работ, от значений, полученных нами, объясняется различием подходов к построению поверхности скольжения: в нашем случае не используется гипотеза о ее плоской форме, а ее построение проводится на основе анализа полей напряжений с учетом физико-механических свойств грунта. Выводы. Имея в виду удовлетворительную сходимость сопоставляемых результатов, сделан вывод о возможности использования анонсированного метода при выполнении инженерно-технических расчетов.
Ключевые слова
Введение. В связи с возрастающим использованием подземного пространства в городах все чаще прибегают к более глубоким котлованам. В данных котлованах становится больше элементов и повышается шанс выхода одного из элементов из строя. При обрушении котлованов наносится экономический ущерб и возможны человеческие потери. Рассмотрен текущий уровень исследований в части защиты котлованов от прогрессирующего обрушения и произошедшие аварии. Целью исследования является оценка влияния моделирования швов бетонирования между захватками траншейной стены на перераспределение усилий при аварийном воздействии в виде выхода из строя одной распорки. Материалы и методы. Проведено численное моделирование методом конечных элементов котлована глубиной 16 м, сооруженного под защитой стены в грунте с распорной системой. Швы моделировались интерфейсными элементами с учетом их деформируемости и прочности. Результаты. При моделировании швов бетонирования идет перераспределение усилий в распорках в пределах одной захватки стены. При нормальном сочетании нагрузок усилия в распорках в среднем не изменяются в зависимости от моделирования шва, однако при аварийном воздействии усилия в расчетном случае со швами бетонирования увеличиваются. В случае прогрессирующего обрушения внутри стены меняется направление действия изгибающих моментов. Перемещения поверхности грунта при моделировании швов меньше, чем при традиционном способе моделирования. Выводы. Полученные результаты позволят более точно моделировать ограждение котлована, что сделает их использование более прогнозируемым и безопасным. В качестве дальнейших исследований предполагается применение более совершенных моделей поведения бетонного контакта. Также в качестве конструктивных мероприятий для предотвращения прогрессирующего обрушения рекомендуется использование одинаковых арматурных сеток на противоположных гранях стены в грунте.
Ключевые слова
Введение. Практически четверть суши земного шара и две трети территории Российской Федерации, включая значительные площади с высокой концентрацией природных ресурсов и полезных ископаемых, находятся в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов. Эти грунты обладают структурной неустойчивостью: температурные колебания приводят к радикальному снижению их прочностных характеристик и развитию значительных деформаций, что может критически влиять на безопасность и надежность зданий и сооружений. Географические особенности РФ обуславливают необходимость разработки и уточнения расчетных методов для определения температурных полей в основаниях грунтов криолитозоны. Рассматривается реализация задачи промерзания и оттаивания грунтового массива с использованием численных методов. Материалы и методы. Представлены основные положения нелинейной математической модели, описывающей температурные превращения в грунтовом массиве с учетом фазового перехода поровой жидкости в лед и соответствующими теплофизическими процессами. Модель реализована в разрабатываемом авторами специализированном программном комплексе, реализующем метод конечных элементов. Результаты. Проведены численные расчеты температурных воздействий от возводимых зданий и сооружений на грунтовый массив в плоской подстановке. Рассматривались численные модели с учетом воздействия граничных условий различного типа на расчетную область. Результаты численных расчетов подробно сравнивались с результатами аналогичных расчетов, выполненных в апробированных программных комплексах. Выводы. Сформулированы ключевые механизмы численной модели, описывающей температурные превращения в грунтовом массиве, и предложена их реализация с использованием метода конечных элементов. Дополнительно представлены рекомендации о дальнейшем развитии численной модели, включая решение деформационной задачи об определении осадки оттаивания грунтового массива.
Ключевые слова
Введение. Исследование посвящено вопросам моделирования и расчета процесса разработки котлованов в условиях г. Санкт-Петербурга, где распространены слабые глинистые грунты различного генезиса. Актуальность рассматриваемой темы обусловлена необходимостью повышения точности и надежности расчетов грунтовых оснований в условиях плотной городской застройки. Особенно важно учитывать специфические свойства слабых глинистых грунтов, такие как их недренированное поведение и преимущественно сдвиговое деформирование. Акцентируется внимание на механизме сдвигового упрочнения - критически важном для предсказания пластических деформаций глинистых грунтов в допредельной стадии нагружения. Материалы и методы. Представлены ключевые положения ранее предложенной авторами нелинейной математической модели, описывающей поведение слабых глинистых отложений на основании механизма сдвигового упрочнения. Недренированное поведение описывается на базе модифицированной теории мгновенной прочности Ю.К. Соловьева с учетом образования избыточных поровых давлений при девиаторном нагружении в условиях плоского напряженно-деформированного состояния. Модель была численно реализована в разрабатываемом авторами специализированном программном комплексе, реализующем метод конечных элементов на основе метода перемещений. Результаты. Проведен численный расчет разработки котлована под защитой консольного шпунтового ограждения в условиях плотной городской застройки в Центральном районе Санкт-Петербурга. Приведено подробное сравнение результатов численных расчетов с данными геотехнического мониторинга, включающего измерения деформаций шпунтового ограждения котлована и фундаментов окружающей застройки. Выводы. Сделаны выводы о прогностических возможностях моделей с механизмом сдвигового упрочнения для расчетов котлованов в условиях слабых глинистых грунтов. Даны рекомендации о дальнейшем развитии предложенной модели, включая улучшения в учете эффекта разгрузки основания и изменения параметров жесткости при деформировании.
Ключевые слова
Введение. В условиях, когда мощность разрабатываемого пласта не позволяет сформировать выработку требуемого сечения без присечки вмещающих пород, целесообразно применять технологические схемы с повторным использованием подготовительных выработок. Исследования в области разработки эффективных способов оценки устойчивости повторно используемых подготовительных выработок в таких условиях залегания пластов в настоящее время остаются актуальными, в том числе и для шахт Печорского угольного бассейна. Задача описываемых исследований - получить картину изменений напряженно-деформированного состояния рассматриваемой геотехнической системы и оценить величины смещений приконтурных областей подготовительной горной выработки при различных положениях очистного забоя. Материалы и методы. Для условий одной из действующих шахт Печорского угольного бассейна проведены численные эксперименты методом конечных элементов в программном комплексе Midas GTS NX. Для описания изменений геомеханического состояния описываемой геотехнической системы использован критерий Кулона - Мора. С целью оценки достоверности результатов моделирования выполнено сравнение с результатами инструментальных замеров изменений геометрических параметров сечения, проведенных по длине выработки. Результаты. В ходе моделирования получены пространственные распределения результирующих деформаций рассматриваемой геотехнической системы. Произведена оценка величины смещений приконтурных областей подготовительной горной выработки по мере подвигания очистного забоя. Расчетные значения вертикальных и горизонтальных деформаций позволяют оценить соответствие применяемых способов крепления и охраны выработки требованиям обеспечения расчетного сечения горной выработки расчетным показателям и могут быть использованы для оценки эффективности принимаемых решений. Результаты модельных расчетов подтверждены данными шахтных инструментальных наблюдений. Выводы. Результаты исследования демонстрируют, что предложенная геомеханическая модель массива горных пород в полной мере отражает основные особенности его строения и изменения контура подготовительной горной выработки в процессе ее эксплуатации и может быть применена для оценки эффективности различных способов ее поддержания при повторном использовании.
Ключевые слова
Введение. При компрессионных испытаниях торфа и заторфованных грунтов, продолжительность которых может достигать нескольких месяцев, на контакте между боковой поверхностью образца и металлическим кольцом возникают силы трения, оказывающие существенное влияние на результаты измерений. Разработан одометр, позволяющий повысить достоверность результатов лабораторных испытаний за счет определения характеристик сжимаемости с учетом указанного фактора. Материалы и методы. Прибор выполнен с применением аддитивной технологии на 3D-принтере, из металла изготовлено только кольцо для образца. Диаметр образца 8,6 см, исходная высота 3 или 5 см. После стабилизации деформаций в основании прибора освобождается полость и на поршень прикладывается монотонно возрастающая нагрузка до момента «срыва» по контакту боковой поверхности с кольцом. При этом с помощью болтов предварительно предотвращается разуплотнение образца. Исследованный торф имел следующие свойства: плотность 0,98-1,02 г/см3, влажность 861-930 %, коэффициент пористости 11,8-14,2, степень разложения 40-45 %. Испытания проводились при нагрузке на образец 50 и 100 кПа. Результаты. Испытания показали, что на преодоление сил трения уходило до 15-20 % от приложенной к образцу нагрузки. Этот фактор следует учитывать при расчете характеристик сжимаемости, корректируя значение напряжений в образце. Выводы. Преимуществом представленного одометра является определение характеристик сжимаемости, включая коэффициент консолидации, с учетом погрешности измерений, возникающей из-за сил трения на контакте образца с кольцом. Изготовление геотехнических приборов на 3D-принтере дает возможность существенно сократить затраты времени и средств, облегчает доработку конструкции в ходе испытаний, а также упрощает изготовление запасных деталей.
Ключевые слова
Введение. Проведение статических испытаний грунтов сваями является обязательным условием для проектирования свайных фундаментов. Существующие стенды имеют ряд недостатков, главные из которых заключаются в использовании массивных крупногабаритных элементов для создания грузовой платформы и выполнении монтажных операций с привлечением тяжелой грузоподъемной техники, что приводит к значительному увеличению стоимости и продолжительности испытаний. Для исключения данных недостатков предлагается разработать новый тип стенда для испытаний в виде геокупола. Его отличительная особенность - сборно-разборная на болтовых соединениях конструкция, работающая в основном на растягивающие усилия. Материалы и методы. Осуществлен сравнительный анализ отечественных и зарубежных стендов, в том числе по результатам патентного поиска. Геометрический расчет выполнен по результатам икосаэдрической аппроксимации полусферы с использованием Autodesk Inventor. Статический расчет произведен с помощью метода конечных элементов в STARK ES 2023. Результаты. Разработана новая конструкция стенда в виде геокупола для статических испытаний грунтов сваями нагружением до 1500 кН. По результатам опытно-промышленных испытаний доказана работоспособность геокупола для испытания грунтов сваями с нагружением до 1500 кН. Определены его главные преимущества: легкость - при собственном весе геокупола не более 15 кН можно выполнять испытания с нагружением до 1500 кН; скорость - для сокращения сроков проведения работ можно выходить на объект по испытаниям с несколькими конструкциями геокуполов одновременно. С целью установления несущей способности анкеров произведены их испытания на выдергивающие нагрузки. Выводы. Использование геокупола позволит выполнить испытания с максимальной эффективностью путем сокращения до 75 % дополнительных финансовых затрат, в том числе за счет значительного снижения транспортных расходов и исключения монтажных операций по созданию грузовой платформы, а также сокращения общего времени испытаний на объекте благодаря их параллельной организации.
Ключевые слова
Введение. При проектировании оснований фундаментов возникают вопросы о деформационных характеристиках грунта в условиях сложного напряженного состояния. В этом случае вопрос качественного моделирования в лабораторных условиях расчетного напряженно-деформированного состояния массива остается наиболее актуальным. Одним из путей решения может быть изучение механических свойств грунтов в условиях блочного трехосного нагружения с независимо регулируемыми вертикальными σ1 и горизонтальными σ2 = σ3 напряжениями. Материалы и методы. Проведены лабораторные трехосные блочные режимные испытания глинистых грунтов нарушенной структуры. Использованы режимы с чередующимися повышающимся и понижающимся блоками девиаторного нагружения, при этом максимальная величина девиатора первого повышающегося блока нагружения и амплитуда разгрузки для всех режимов принята одинаковой. Исследования проведены на образцах кубической формы. Применен прибор с жесткими гранями. Результаты. Основными результатами выполненных исследований являются новые данные об изменении деформаций и прочности образцов в условиях блочного трехосного режимного нагружения в зависимости от величины всестороннего обжатия. Выполнен анализ полученных результатов. Установлены некоторые закономерности поведения глинистых грунтов. Дано обоснование механизму происходящих в образце процессов. Выводы. Установлено влияние величины бокового давления на развитие линейных и объемных деформаций образца, предельных значений разрушающей нагрузки с учетом наличия блоков повторного девиаторного нагружения.
Ключевые слова
Введение. Уплотнение городской застройки вызывает необходимость в строительстве зданий с развитым подземным объемом. При этом на бровке глубокого котлована находятся фундаменты существующих зданий. Задача по оценке влияния строительства глубоких фундаментов на окружающую застройку является актуальной. Выполнен анализ данных по осадкам фундаментов вблизи бортов глубоких котлованов по результатам численного моделирования и геотехнического мониторинга в исследованиях российских и зарубежных авторов. Материалы и методы. Для оценки дополнительных осадок фундаментов зданий вблизи глубоких котлованов проведено исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) основания вблизи глубокого котлована на модели, созданной в лабораторных условиях в плоском лотке с прозрачными стенками. Значения перемещений отмечались с помощью видеофиксации и электронных датчиков, затем обрабатывались. Результаты. Результаты эксперимента согласовываются с результатами других авторов. Определена закономерность распределения горизонтальных напряжений и перемещений в массиве грунта за пределами модели глубокого котлована. На базе выявленных закономерностей предложен метод расчета осадок оснований фундаментов вблизи глубоких котлованов с учетом изменения НДС в окружающем грунтовом массиве. Выводы. Установлена закономерность неравномерного изменения НДС грунтов в основании фундаментов зданий на бровке котлованов. Деформирование грунтового массива в основании фундаментов зданий, расположенных в призме обрушения, происходит нелинейно и неравномерно. Устройство глубоких котлованов приводит к изменению НДС грунтового массива основания фундаментов, расположенных на бровке котлована. Это ведет к изменению соотношения вертикальных и горизонтальных напряжений, что вызывает изменение деформационных характеристик грунта, вследствие чего происходит увеличение осадки.
Ключевые слова
Introduction. This is the first investigation of the behaviour of precast concrete joint piles utilized in challenging soil conditions on a construction site in Kazakhstan. Materials and methods. The following techniques were applied: evaluation of the bearing capacity of SCLT using field test data interpretation techniques and the ASTM’s dynamic DLT method for driving precast concrete joint piles. Results. Only 7 % separated the dynamic DLT-PDA approach from the static approach. This implies that, in comparison to other current methods, the alternative dynamic DLT-PDA method is highly precise and effective. Dynamic tests were conducted by PDA (Pile Dynamic Analyzer) and static tests by the requirements of the American Society for Testing Materials (ASTM). Conclusions. According to the test results have been made design changes in the pile foundation. Static tests (SLT) were carried out on 16-meter piles and precast concrete joint piles with a total length of 25.5 and 27.5 m cross-section 40 × 40 cm. SCLT is a highly accurate and robust system that enables you to monitor static pile tests whilst also ensuring the safety of site operatives. Featuring a cable, users are able to monitor safely and accurately from distance, eliminating the need for personnel to enter potentially dangerous testing zones. This study examined joint piles with a 400 × 400 mm cross section and a pin-joined connection, as well as their relationship with the soil of Western Kazakhstan will be analyzed.
Ключевые слова
Introduction. The effects of low-rise building mat on liquefiable site were investigated in this study. Materials and methods. One-dimensional ground response analyses of a layered sand model profile were conducted using Midas. The UBCS and soil model was used. Results. The excess pore water pressure and the stress/strain time histories as well as the ground deformation of the numerical model were examined. Conclusions. With the comparison of the free-field solutions, if the liquefaction occurred, the mat can cause the subsoils to settle more and push the side soils to move laterally, which will yield sway motions of the mat. The deeper embedment of the mat sometimes would help to minimize such phenomenon.
Ключевые слова
Introduction. Designing and constructing highways in difficult soil conditions is a significant engineering objective that requires a comprehensive approach. Traditional design and construction methods may not be effective in unstable or heterogeneous soils, such as subsidence soils. This article discusses key aspects of highway design in complex soil conditions, including geotechnical analysis methods, material selection and application, and soil reinforcement techniques. Materials and methods. Plate load tests and static pile tests of soils have provided a detailed assessment of soils’ mechanical characteristics and bearing capacity in the project area. These tests provide accurate data on the resistance coefficient and deformation properties, facilitating the adjustment of design solutions and selecting optimal strengthening and stabilization methods. Results. The test results showed that the soil-bearing capacity of the pile is sufficient to support the maximum indentation design load. The authors also discuss a modern stabilization method, such as the use of geosynthetics, which was applied in the study and improves the bearing capacity and durability of the roadway. Conclusions. An analysis of successful case studies of projects in difficult soil conditions highlights effective strategies and methods that can be adapted for different geological conditions. The results of the study emphasize the importance of a multidisciplinary approach and the application of modern technologies to ensure the stability and reliability of roadways in difficult soil conditions.
Ключевые слова
Introduction. Light railway transport (LRT) is the name of the public transportation system that Astana is currently building. The LRT project on Astana’s difficult soils is discussed in the article. Due to problematic foundation soils, both of these larger projects employed piled foundations. Materials and methods. The bridge’s foundation was built using bored piles that ranged in length from 8 to 55 m and had a cross-section diameter of 1.0 to 1.5 m. Every bored pile has a design bearing capacity ranging from 4,500 to 9,500 kN. Results. The integrity test (ASTM D6760-08) and static load test (GOST 5686-94) findings for bored piles are presented in this study. Under those circumstances, maintaining the integrity of each bored pile’s concrete body is crucial. Use the cross-hole sonic logging method to verify integrity. At the moment, the most trustworthy approach available for evaluating the integrity of a dug deep pile foundation on a building site is cross-hole acoustic logging, a non-destructive testing technique. After installation, integrity examinations are frequently the most practical way to evaluate the condition of the shaft. Conclusions. The real site provided the results that were interpreted. Lastly, a few suggestions for testing procedures appropriate for Kazakhstan’s challenging ground conditions are made.
Ключевые слова
Introduction. The increasing demand for green and intelligent civil infrastructures necessitates high-precision Internet of Things (IoT) monitoring systems. Given the high sensitivity of geotechnical engineering to soil strains, it is essential to develop precise measurement approaches that can accurately capture soil strains ranging from micro-strain to large strains. In recent years, advancements in fibre optic sensing technology have enabled accurate measurements within geotechnical engineering. However, there is still a need to enhance measurement approaches for fibre optic sensing technologies across various strain levels. This study investigates several fibre optic sensing technologies, including point-distributed, array sensing, and distributed fibre optic sensors, and provides a comprehensive review of recent advancements in fibre optic sensing for the field of geotechnical engineering. Materials and methods. Innovative methods and devices for high-precision small-strain fibre optic sensing are detailed. Additionally, a novel integrated fibre optic sensor device capable of measuring water pressure and total soil pressure using a signal transducer is introduced. Results. The study also explores the use of 3D printing technology in fabricating these transducers. A fibre optic sensing method for monitoring cracks is presented, encompassing physical fabrication, calibration tests, and field engineering application verification. Conclusions. The fibre optic sensing methods proposed in this study offer effective solutions for accurate measurement in geotechnical engineering across different environmental and disaster conditions.
Ключевые слова
Introduction. The Indian subcontinent is renowned for its numerous structural heritage wonders, which reflect the region’s rich cultural history. To preserve the historical significance of these marvels, systematic documentation through digitization is essential. Utilizing advanced techniques like photogrammetry and 3D modeling, surpassing traditional methods, ensures precise and accurate data capture, processing, and representation of heritage information. Combining digital documentation with seismic surface wave techniques to characterize subsoil seismic velocities is vital for sustainable heritage conservation, particularly against natural hazards such as earthquakes. This study focuses on the digital documentation of the Post Master General (PMG) Office in Trivandrum, an iconic structure celebrated for its cultural and architectural significance. Materials and methods. Close-range photogrammetry was employed to capture and analyze images and Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) tests were conducted at the PMG office site to estimate soil shear wave velocities. Results. From the photogrammetric images, 3D models, 3D rendered walkthroughs, and 2D line drawings were created resulting in the as-built documentation of the built heritage. These outputs serve as digital records, enhancing visual perception and aiding in the extraction of semantic information for heritage conservation and management. Additionally, the study attempts to characterize subsoil properties by developing a shear wave velocity (Vs) profile from the MASW test results which is crucial for seismic response analysis. The paper also suggests optimal parameters for data collection to effectively characterize the study area. Conclusions. Thus, this paper presents a comprehensive approach for documenting the built heritage along with assessing and managing their seismic risk combining advanced digital documentation techniques with surface wave methods.
Ключевые слова
Introduction. Deep foundations are widely used as common foundations for construction work in Indonesia. The axial compression capacity of deep foundations or simply we called it pile, consist of friction and end-bearing. Materials and methods. Many formulas used to predict the capacity, and yet the behavior better achieved from instrumented static compression test pile. Results. This paper shown a load transfer behavior for bored pile with diameter of 120-cm with effective length of 30-m constructed in very soft to stiff clay soil with its toe seated in very dense sand. Conclusions. Result showed that long piles capacity in soft to medium clay dominantly resist by its friction under small displacement (10 % diameter).
Ключевые слова
Introduction. As energy piles are increasingly utilized for sustainable energy solutions, understanding how thermal loading affects stress distribution within pile groups becomes essential for optimizing their design and functionality. The research aims to elucidate the mechanisms of stress transfer and the resultant effects on pile group behaviour. Materials and methods. A 1g physical modelling approach was used to investigate the thermo-mechanical behaviour of 2 × 2 pile groups under asymmetrical thermal loading. Three separate tests were conducted, each featuring a group with 1, 2, or 3 energy piles subjected to cyclic thermal variations. The model employed closed-end aluminum pipes for the piles and dry, fine-grained silty sand for the ground. During thermal cycling, pile-head displacements, axial forces and bending moments along the piles, soil pressure changes beneath the pile tip, and temperature distribution around the group are monitored. Results. The study demonstrates that thermal cycling has a substantial impact on load distribution among energy piles, with load shares rising during heating phases and falling during cooling phases. This results in an irreversible increase in load share due to soil compaction beneath the pile tips. Additionally, the contribution of the pile tip to the estimated head load increases with each heating-cooling cycle, underscoring the effects of thermal softening at the soil-pile interface. Conclusions. Experimental observations suggest that the classic Boussinesq method may underestimate soil pressure beneath the pile tip during heating phases, potentially due to the soil’s plastic behaviour.
Ключевые слова
Introduction. Gypseous soil is one of the problematic soils that have substantial strength while dry but lose strength especially in wetting or saturation condition due to the significant reduction of its strength parameter and bearing capacity upon loading where gypseous cementing bonds have been dissolute and collapsed in the wet condition (Soil collapse occurs when increasing moisture weakens chemical or physical connections between soil particles), and therefore resulting in excessive settlements affects the stability of the engineering structures. Gypseous soils occupy about 1.865 million km2 in the world; the percent of gypseous in Iraq is 6.7 % of the total world gypsiferous area and about 28.6 % of the total area of this country. Materials and methods. Stone column is a soil improvement technique used for stabilization and reinforcing of soft soil (low strength soil) by increasing of bearing capacity (increasing strength) and reducing the settlement and control it (consolidation acceleration). Results. The aim of this study is to investigate the performance of gypsum soil reinforced by stone columns, where laboratory loading tests were performed on unreinforced and reinforced gypsum soil using big steel box as modeling and stone columns was have different diameters (5, 10, 15 and 20 cm) and fixed depth (30 cm). Conclusions. The results showed that the settlement decrease with increase the stone column diameter and the bearing capacity increase when diameter increase.
Ключевые слова
Introduction. A soil-cement composite, comprising a thoroughly blended mix of soil, cement, and water, has played a crucial role in the construction of various civil infrastructures like bridge foundations, tunnels, highway embankments, foundations for port and harbour structures, and many more. Though efficient, traditional high-cement formulations pose severe environmental concerns, leading to the exploration of alternative materials that can bring sustainability to construction practices. Materials and methods. This study focuses on utilizing “Ground-Granulated Blast-Furnace Slag” (GGBS) to explore its impact on the engineering characteristics of soil-cement mixtures. In this investigation, clay soil is blended with 20 % of OPC and varying proportions of GGBS (20, 25 and 30 % by weight of cement) as a replacement for OPC. Results. The composite mixture is subjected to several Unconfined Compressive Strength (UCS) tests to assess the undrained shear strength of soil-cement-GGBS mixtures at distinct curing intervals (7, 14, and 28 days). Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) is also employed to examine the microstructure of the soil-cement composite, revealing the arrangement of particles, pore structures, and the distribution of cementitious materials. Conclusions. The results show that the composition having clay soil and 20 % cement, replaced with 20 % GGBS, yields maximum strength among all tested compositions with a significant increase of 24 % compared to the conventional soil-cement mixture of clay soil and 20 % cement only.
Ключевые слова
Introduction. Geotechnical engineering creates a positive environment for innovation due to its multidisciplinary nature and the fact that people have been involved with the soil in every aspect since the establishment of the first civilizations. For invention and innovation, there is a need for ideas that are free from stereotypes, unafraid of making mistakes, inquisitive, productive, diverse and creative. Anatolian civilizations proved their creativity and innovation thousands of years ago with great geotechnical engineering structures. Materials and methods. Six innovative applications developed at Bogazici University: improvement of pile shaft capacity with lime slurry; rubber added compacted clay liner for underground petroleum tanks; geomaterial production by cold bonding pelletization; compaction of fly ash by using ice; large size large displacement multiple purpose direct shear test apparatus; multiple friction joint pile with adjustable stiffness are presented in this paper. The main objective of the developed methods is to offer environmentaly safe, affordable, sustainable and resillient geotechnical engineering solutions that are accessible to every country in the world and can be easily implemented locally. Results. The developed methods are practical and have technical advantages over the existing more complicated methods and do not need specialized high cost construction eqipment. Innovative methods can create added value in geotechnical engineering that is compatible with nature, easily accessible and sustainable. Conclusions. In order to develop creative ideas, during academic education, especially at the doctoral level, instead of stereotyped ideas, ready-made package software and implementation theses, creative projects with strong scientific aspects should be emphasized where new ideas are produced and innovation is encouraged.
Ключевые слова
Introduction. Designing for geotechnical stability in tropical zones presents a unique set of challenges due to the climatic, geological, and environmental factors prevalent in these regions. It requires a comprehensive understanding of the local soil conditions, climatic factors, and environmental challenges. Materials and methods. Tropical regions often experience heavy rainfall, leading to increased erosion and soil instability. The erosion can weaken soil structures, leading to slope failures, landslides, and foundation instability. Areas with geologically disturbed areas such as clay shale, colluvium, and deformed rock due to relic active tectonic activity are attributed to unexpected failure during construction. While area with problematic soil such as the soft soil zone exhibits large long-term compression and low bearing capacity challenges. Results. Designing to accommodate the challenges of geologically disturbed areas and problematic soil is crucial to prevent structural damage. Tropical regions also often have high groundwater tables due to frequent rainfall and low evaporation rates. This can pose challenges for geotechnical and structural design as structures may be subjected to buoyancy forces and soil liquefaction during seismic events. Tropical ground requires careful consideration of material properties and behaviour, environmental conditions, and potential hazards. Engineers can solve the difficulties that come with these problematic grounds in tropical areas and guarantee the safety, stability, and sustainability of infrastructure projects by applying suitable geotechnical engineering techniques and mitigating measures. Conclusions. Case studies about problematic tropical soil and solutions.
