Deformation and consolidation around encased stone columns

Abstract

a b s t r a c tA new analytical solution is presented to study soft soil improvement by means of encased stone columns to reduce both settlement and consolidation time. The proposed solution aims to be a simple and useful tool for design. Only a unit cell, i.e. an end-bearing column and its surrounding soil, is modelled in axial symmetry under a rigid and uniform load. The soft soil is treated as an elastic material and the column as an elasticeplastic material using the MohreCoulomb yield criterion and a nonassociated flow rule, with a constant dilatancy angle. An elasto-plastic behaviour is also considered for the encasement by means of a limit tensile strength. The solution is presented in a closed form and is directly usable in a spreadsheet. Parametric studies of the settlement reduction, stress concentration and consolidation time show the efficiency of column encasement, which is mainly ruled by the encasement stiffness compared to that of the soil. Column encasement is equally useful for common area replacement ratios but columns of smaller diameters are better confined. Furthermore, the applied load should be limited to prevent the encasement from reaching its tensile strength limit. A simplified formulation of the solution is developed assuming drained condition. The results are in agreement with numerical analyses.

Taş Kolonlarin Oturmalarin Azaltilmasi Etki̇si̇ni̇n Anali̇ti̇k Olarak Değerlendi̇ri̇lmesi̇

“…Bu analitik yaklaşım ile yapılan parametrik çalışmalarda odometrik elastisite modülü değeri, iyileştirme faktörü ve oturma azaltma faktörü ile lineer olmayan bir değişim göstermektedir (Şekil 4). Odometrik elastisite modülü oranının oturma azalma faktörüne etkisi Castro ve Segaseta [6] yöntemine benzer sonuçlar vermektedir ancak değerler daha düşük elde edildiği için daha güvenli tarafta kalmaktadır. İki yöntem de kolon ve zeminin deformasyonu için elastisite teorisini esas almış olsa da, Balaam ve Booker [4]'in yanal deformasyonların yatay bileşenini hesaba katması daha muhafakazar sonuçlar vermektedir.…”

“… Castro ve Segaseta [6] yönteminde, odometrik elastisite modülü oranının (E mc /E ms ) fazla olması durumunda çok yüksek iyileştirme faktörü değerleri elde edilecektir. Bu değerler uygulamada elde edilenlerden oldukça fazladır.…”

“…Bu değerler uygulamada elde edilenlerden oldukça fazladır. Literatürde bu tutarsızlık, Castro ve Segaseta [6] analitik yönteminde yanal deformasyonların ve kolonda meydana gelen akmanın hesaba katılmaması olarak açıklanmıştır. Tutarsızlığın giderilebilmesi için E mc /E ms oranının 5 civarında tutulması gerekmektedir.…”

“…Bu çalışmada öncelikle literatürde yer alan ve oturmaların tahmini için sıkça kullanılan üç farklı analitik yaklaşım (Balaam ve Booker, [4]; Priebe, [5]; Castro ve Segaseta, [6]) detaylı olarak değerlendirilmiştir. İlk olarak bu yaklaşımların esas aldığı bazı parametrelerin etkisini değerlendirmek için parametrik çalışmalar yapılmıştır.…”

Effects of geogrid encasement on lateral and vertical deformations of stone columns in model tests

“…Han and Ye (2002) demonstrated that smear and well resistance reduced the rate of consolidation of stone column-reinforced foundations. Castro and Sagaseta (2011) presented an analytical solution to study the settlement reduction and the acceleration of consolidation by encased stone columns. Their results showed the encasement had a negligible effect on the consolidation for an elastic column but had a positive effect when the column started to yield.…”