بررسی عددی رفتار خاک غیر چسبنده اشباع بهبود یافته با ستون سنگی

ستونهای سنگی یک راهکار مناسب و اقتصادی برای افزایش ظرفیت باربری، کاهش نشست و کاهش پتانسیل روانگرایی زمینهای نرم و سست می باشند که امروزه به طور گسترده چه در کشورهای توسعه یافته و چه در کشورهای در حال توسعه مورد استفاده قرار می گیرند. اکثر روشهای طراحی ارائه شده تاکنون بر اساس ایده آل سازی سلول واحد بوده که فرض می کند بارگذاری روی تعداد ستونهای نامحدود اعمال می شود. تاکنون مطالعات محدودی روی گروه ستونهای سنگی صورت گرفته است. مطالعات آزمایشگاهی روی گروههای کوچک انجام شده است و همچنین مطالعات عددی ارائه شده اکثرا به صورت دوبعدی بوده و از روش همگن سازی استفاده کرده اند. با توجه به کاستیهای موجود، در این مطالعه سعی شد تا رفتار گروههای ستون سنگی به صورت سه بعدی بررسی شود. از این رو یک سری مدلسازیهای گسترده با استفاده از برنامه عددی flac3d نسخه 261-3.00 روی سلول واحد و گروههای 2×2 تا 20×20 ستون سنگی صورت گرفت. مدل ایجاد شده با چند تست بارگذاری محلی و چند تست مدل آزمایشگاهی صحت سنجی شد. تاثیر خصوصیات مکانیکی خاک اطراف و مصالح ستون سنگی از جمله مدول الاستیسیته، چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی و همچنین خصوصیات هندسی مدل از جمله ارتفاع و قطر ستون سنگی، نسبت جایگزینی مساحت و عرض شالوده از طریق بیش از 800 مدل سه بعدی بررسی شد. مشاهده شد که در مدل سلول واحد در سطوح تنش مختلف، خاک اطراف الاستیک باقی می ماند، از اینرو چسبندگی و زاویه اصطکاک خاک اطراف تاثیری در میزان بهبود ایجاد نمی نماید. برعکس در مدل گروههای ستون، چسبندگی و زاویه اصطکاک خاک اطراف تغییرات محسوسی را در میزان نشست ایجاد می نماید. نتایج نشان داد که ضریب بهبود نشست با افزایش نسبت جایگزینی مساحت، زاویه اصطکاک ستون و مدول الاستیسته ستون افزایش می یابد. در نهایت میزان نشست گروههای ستون سنگی با نشست مدل سلول واحد مورد مقایسه قرار گرفت.