Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Evaluating the effectiveness of foam mortar as a lightweight fill for reducing foundation settlement on soft soils: a case study of Indonesian toll road projects

Sari Putu, Ansori Mohamad, Mochtar Noor Endah, Vizenthe Laode, Annida Amanda, Atmojo Anggoro

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2026

|

Vol. 35, No. 1

40--56

EN

Evaluating the effectiveness of foam mortar as a lightweight fill for reducing foundation settlement on soft soils: a case study of an Indonesian toll road. The construction of toll roads on soft soil in Indonesia is associated with significant geotechnical challenges, primarily excessive and long-lasting settlement. Therefore, this study aims to evaluate the effectiveness of foam mortar as a lightweight fill to mitigate issues across three distinct toll road projects: Probolinggo–Banyuwangi, Kediri–Kertosono, and Semarang–Demak. The method used was comprehensive numerical analysis, focusing on assessing the magnitude and rate of subsoil compression and slope stability under different scenarios of varying embankment heights, soft soil depths, and soil improvement strategies, including prefabricated vertical drains and replacement. The results consistently showed that incorporating foam mortar significantly reduced settlement. An increase in foam mortar percentage in the embankment also led to a substantial decrease in compression magnitude. Optimal performance was observed with a mix of 75% foam mortar and 25% soil for high embankments. Furthermore, this study provided customized, efficient design solutions for each site. The trend indicates that foam mortar is a viable, cost-effective alternative to conventional methods. This is because the application enhances slope stability and ensures compliance with stringent settlement-rate criteria, offering a practical solution for infrastructure development on compressible soils.

2

Influence of selected technological parameters on dynamic replacement column formation – results of laboratory model tests

Kwiecień Sławomir, Ihnatov Siergey, Kowalska Magdalena

Archives of Civil Engineering

|

2025

|

Vol. 71, nr 4

495--513

EN

The paper presents results of the research on the influence of selected technological parameters on dynamic replacement columns formation. The analysis concerned: the depth of the initial crater Hcr, the volume of its filling Vcr, and the grain size of the backf used. It was carried out on a testing stand that allowed the observation and documentation of the particle driving process. The soft soil layer was simulated with a hydrogel, while the bearing layer was made of medium sand. The columns were formed in the initial craters, with a depth of 0.4, 0.6 or 0.8 of the thickness of the soft layer, and backfilled up to 50, 75 or 100% of the volume. The investigation of the optimal crater and backfill volume was carried out using medium gravel (2-16 mm). The influence of the grain size of the backfill material was studied at the optimal Hce and Vcr – medium sand (0.063-2 mm) and medium gravel (2-32 mm) were used at this stage. The displacements of backfill material grains and the shapes of the columns were analysed using GOM and Cad software. The optimal solution was to construct the columns in the shallow crater (Hcr/Hs = 0.4) and to backfill it with gravel 2-16 mm up to 50% of the volume – under these conditions, end-bearing columns were formed with the diameter increasing with depth. In order to improve the shape of the column, in the final phase of the DR process, Vcr shall be increased up to 100%.

PL

Wymiana dynamiczna jest jedną z metod wzmacniania podłoża w ramach inżynierii geotechnicznej, w trakcie której formowane są w podłożu kolumny z gruntu gruboziarnistego o frakcji od piaszczystej do kamienistej. Technologia formowania kolumn wydaje się prosta: kolejne zrzuty ubĳaka o masach od 5 do 20 ton, z wysokości 15-25 m, wprowadzają wbĳany materiał w podłoże, a powstały krater jest sukcesywnie zasypywany. Wtłaczany materiał przemieszcza się pionowo, ale i również poziomo w podłoże wzmacnianie, a jednym z parametrów decydujących o kształcie uzyskiwanych kolumn jest stosunek miąższości wzmacnianego podłoża (Hs) do wysokości ubĳaka (Hp). Z doświadczeń krajowych autorów wynika jednak, że w praktyce często dochodzi do wykonania kolumn zawieszonych w warstwach słabych o miąższości powyżej 4,5 m (Hs/Hp ≥ 2,25), pomimo tego, że na świecie znane są realizacje w warstwach o miąższościach większych (nawet do 8-9 m). Powodem wykonania kolumn zawieszonych może być przyjęcie błędnej technologii formowania kolumn, na którą składają się: energia uderzenia ubĳaka (Et ), głębokość wykonania krateru (Hcr), wysokość (objętość) jego zasypu (Vcr) oraz przyjęte uziarnienie materiału kolumn (dm). Skłoniło to autorów artykułu do podjęcia badań o wspomnianym zakresie – w pierwszym etapie w warunkach laboratoryjnych. Badania były prowadzone na stanowisku w postaci prostopadłościennej skrzyni o zewnętrznych wymiarach 1,5 m (szerokość) × 1,0 m (wysokość) × 0,15 m (grubość), wyposażonej od czoła w akrylową szybę, umożliwiającą obserwację procesu wbĳania materiału w słabą warstwę w skali technicznej 1:10. Warstwę słabą modelował usieciowany polimer akrylowy zmieszany z wodą w stosunku 1:15 (wagowo) o miąższości 2,5 krotnie większej od wysokości stosowanego ubĳaka (Hs/Hp = 2,5), warstwę nośną z kolei piasek średni o uziarnieniu 0,063-2 mm, a kolumny wykonywano ze: żwiru MGr_1 o uziarnieniu 2-16 mm (dm/Dbp = 0, 022-0,18), żwiru MGr_2 o uziarnieniu 2-32 mm (dm/Dbp = 0, 022-0,36) oraz piasku średniego MSa o uziarnieniu 0,063-2 mm (dm/Dbp ≤ 0,022), gdzie Dbp = 90 mm to średnica podstawy ubĳaka. Proces formowania kolumn był rejestrowany aparatem cyfrowym i kamerą o częstotliwości nagrywania 100 kl/s, a następnie analizowany w programie GOM i Autocad. Przewidziano wykonanie trzech typów kolumn, różniących się głębokością krateru początkowego: (A) Hcr = 0.2 m (Hcr/Hs = 0,4), (B) Hcr = 0,3 m (Hcr/Hs = 0, 6) and (C) Hcr = 0, 4 m (Hcr/Hs = 0, 8). Krater był zasypywany materiałem w 50% (kolumny A_50), 75% (kolumny B_75, C_75) albo w 100% (kolumny A_100, B_100, C_100). Dla wytypowania optymalnej głębokości krateru (Hcr) oraz wielkości jego zasypu (Vcr) zastosowano materiał MGr_1, a następnie sprawdzono wpływ zastosowania dwóch pozostałych materiałów o innym uziarnieniu (MGr_2 i MSa). Przeprowadzone badania unaoczniły znaczny wpływ badanych parametrów technologicznych na proces formowania kolumn oraz ich końcowy kształt. Konieczna do zastosowania energia uderzenia rośnie wraz z głębokością początkowego krateru oraz z objętością jego zasypu. Trzon formowanych kolumn, dla których krater początkowy spełniał warunek Hcr/Hs = 0,6-0,8 ulegał w trakcie wbĳania obrotowi, co dało ostatecznie kolumny zawieszone bądź tylko punktowo oparte na warstwie nośnej, o nieregularnych kształtach. W przypadku krateru o najmniejszej głębokości (Hcr/Hs = 0,4), w pełni zasypywanego (Vcr = 100%), od początku formowana była podstawa w kształcie półkolistym, powiększająca się i pogrążająca się w trakcie wykonywania kolumn. W efekcie, uzyskano kolumny o kształcie „gruszki”, oparte punktowo na warstwie nośnej. Kolumny oparte całkowicie na warstwie nośnej i o średnicy zwiększającej się wraz z głębokością udało się ukształtować w przypadku kraterów o najmniejszej głębokości, zasypywanych w połowie (Vcr = 50%) (typ A_50). Jak wynika z badań polowych i analiz numerycznych MES, przeprowadzonych wcześniej przez jednego z autorów, tego typu kolumny charakteryzują się największą nośnością i sztywnością. Dodatkowo, do ich wykonania wymagana była mniejsza energia uderzenia, w porównaniu z kolumnami typu B i C. Najlepsze wyniki uzyskano dla kolumn formowanych z materiału o uziarnieniu dm/Dbp = 0,022-0,18. W przypadku materiału drobniejszego (dm/Dbp ≤ 0,022) ubĳak penetrował zasyp krateru, zmniejszając efektywność formowania kolumn o odpowiedniej długości oraz nadmiernie powiększając średnice głowic. Z kolei materiał o większym uziarnieniu (dm/Dbp = 0,022-0,36) klinował się w skrzyni badawczej, uniemożliwiając wykonanie powtarzalnych kolumn w warunkach laboratoryjnych. Powyższe badania pozwoliły na sformułowanie wstępnych wytycznych formowania kolumn, spełniających warunek Hs/Hp = 2,5, Hcr = Hp. Mianowicie: Vcr = 50% przy zrzutach 1-22 i Vcr = 100% przy zrzutach 23-28. Pierwsze 11 zrzutów formuje trzon kolumny – w ich trakcie stosunek wpędu podstawy kolumny (Sc) do wpędu ubĳaka (Sp) wynosi kolejno: 0,28-0,2-0,15-0,11-0,06-0,05-0,04-0,04-0,04-0,03-0,02. Kolejne 11 zrzutów formuje podstawę, a ostatnie 11 zrzutów wykonywanych jest przy pełnym zasypie krateru (Vcr = 100%). Wytyczne te wymagają weryfikacji w warunkach polowych.

3

Wzmocnienie podstaw nasypów i wykonanie platform roboczych na słabym podłożu

Duszyński Remigiusz, Zamara Katarzyna

Inżynieria i Budownictwo

|

2024

|

R. 80, nr 6

471--479

PL

Georuszty w budownictwie infrastrukturalnym, a zwłaszcza komunikacyjnym i w geotechnice, są stosowane od dziesięcioleci. Pomimo to wciąż stosunkowo słabo rozpowszechnione są metody projektowania rozwiązań z wykorzystaniem tych materiałów. O ile zastosowania georusztów (czy też szerzej: geosyntetyków) w konstrukcjach z gruntu zbrojonego (ściany oporowe, strome skarpy) i związane z tym metody projektowe są dobrze opisane w literaturze i normach, o tyle znacznie skromniejsza jest dostępna wiedza na temat zastosowań związanych ze wzmocnieniem podłoża bezpośrednio pod konstrukcjami nawierzchni drogowych i kolejowych, z budową platform roboczych na gruntach o bardzo małej nośności lub też ze zwiększeniem trwałości zmęczeniowej samej nawierzchni. Taka sytuacja wynika między innymi z faktu, że różne geosyntetyki, w tym różne georuszty, w różny i często bardzo odmienny sposób wpływają na nośność podłoża i trwałość konstrukcji. Stąd też – inaczej niż np. w przypadku ścian oporowych – trudno jest opracować jedną uniwersalną metodę projektową obejmującą ten zakres zastosowań. Konieczne jest opieranie się na doświadczeniach producentów poszczególnych odmian georusztów czy geosiatek oraz korzystanie z metod projektowych opracowanych przez nich na bazie tych doświadczeń. W niniejszym artykule przedstawiono technologię materacy geokomórkowych wykorzystywaną przede wszystkim w podstawie nasypów na słabych i odkształcalnych podłożach, jak również do konstrukcji tymczasowych platform roboczych. Na przykładzie zrealizowanych inwestycji dokonano analizy pracy konstrukcji w złożonych i skomplikowanych warunkach geotechnicznych. Przedstawiono rezultaty analizy wstecznej konstrukcji poddanych badaniom w skali rzeczywistej, które mogą posłużyć do wstępnej analizy rozwiązań w programach modelowania numerycznego.

EN

Geosynthetics have been used for decades in infrastructure construction, especially in traffic construction and geotechnics. Despite this, there is still a relatively low uptake of methods for designing solutions using these materials. While the applications of geogrids (or more broadly: geosynthetics) in reinforced soil structures (retaining walls, steep slopes) and the associated design methods are well described in the literature and standards, there is much more modest knowledge available on applications related to the reinforcement of the subsoil directly under road and railway pavement structures, the construction of working platforms on soils with very low bearing capacity, or increasing the fatigue life of the pavement itself. This situation is due, among other things, to the fact that different geosynthetics, including different geogrids, affect the bearing capacity of the subsoil and the durability of the structure in different and often very different ways. Hence – unlike, for example, in the case of retaining walls – it is difficult to develop a one-size-fits-all design method covering this range of applications. It is necessary to rely on the experience of manufacturers of particular varieties of geogrids or geo-grids and to use design methods developed by them based on this experience. This article presents the technology of geocellular mattresses used primarily in the base of embankments on weak and deformable grounds, as well as for the construction of temporary working platforms. The performance of structures in complex and complicated geotechnical conditions is analysed on the example of completed projects. The results of back analysis of structures subjected to real-scale tests are presented, which can be used for preliminary analysis of solutions in numerical modelling programmes.

4

Method of settlement calculation for underlying layer of soft soil composite foundation based on load transfer mechanism

Xiao Yaoting, Wang Jing

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 1

543--555

EN

The mechanical properties of soil in soft soil area are poor, and the settlement of the underlying layer in the composite foundation accounts for a large proportion of the total settlement. At present, most of the research focuses on the settlement of the reinforced area, and the research on the settlement of the underlying layer is of great significance for the settlement of soft soil composite foundation. The differences in load transfer modes of soil and pile are analyzed, and based on the Boussinesq solution and Mindlin solution, a calculation method for the stress and settlement of the underlying layer in flexible and rigid pile composite foundation is proposed. The relative displacement of soil and pile in flexible pile composite foundation is small, and the negative friction can be ignored, but the influence of effective pile length should be considered. The relative displacement of soil and pile in rigid pile composite foundation is large, so the negative friction should be considered. Part of soil top stress is transmitted to the pile via negative friction, and then the pile axial force is transmitted back to the soil via positive friction. In addition to effective pile length, the change of stress transfer path caused by negative friction should also be considered in settlement calculation.

5

A new method for predicting consolidation settlements of soft ground based on monitoring results

Meng Xiong, Zheng Jifa, Yang Biyu

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 2

403--416

EN

Excessive settlement or differential settlement of subgrade will lead to the deterioration of line operational conditions, the reduction of passenger comfort, and even endanger the safety of traffic. Therefore, it is of great significance to study the settlement prediction of subgrade. In order to predict the settlement of foundation under the next level of loading earlier during the embankment construction process, a new method of predicting settlement of soft soil subgrade is proposed. Firstly, based on monitoring results of soft soil foundation, the consolidation parameters of soil layer are back-calculated according to the three-point method. Then, combined with the theory of the consolidation degree of graded loading, the formula that can predict settlement under different loading conditions are derived. Eventually, the practical application of the method is verified by the prediction and comparative analysis of measured settlements based on engineering examples. The result of research shows that the method can predict the foundation settlement after loading during construction of engineering fill. This method has obvious advantages over the traditional curve fitting method and can guide the actual engineering construction.

6

Influence of Soft Soil Samples Quality on the Compressibility and Undrained Shear Strength – Seven Lessons Learned From the Vistula Marshlands

Konkol Jakub

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2023

|

Vol. 45, nr s1

262--281

EN

This technical article presents the influence of sample quality on the compressibility parameters and undrained shear strength (cu) of soft soils from the Vistula Marshlands. The analysis covers: (1) quality of soft soil according to three criteria: void ratio (Δe/e0 index), volumetric strain (Δɛv) and Cr/Cc ratio; (2) influence of storage time on quality; (3) influence of sample quality on undrained shear strength (cu), and (4) reliability of compression and undrained shear strength parameters estimation. The sample quality of three different soft soils (peat, organic clays, and organic silts) was investigated using dataset of geotechnical investigations from the Vistula Marshlands. The reliability of oedometer tests and compressibility parameters determination was shown. Different undrained shear strength estimates (from lab and field tests) were juxtaposed with sample quality. In situ estimates of undrained shear strength were compared with results of triaxial tests and direct simple shear test on reconstituted samples as well as SHANSEP estimates. The results of research are grouped in seven lessons. The most important outcomes are: (1) the quality of samples is at best moderate or poor and there is no significant influence of storage time on sample quality, (2) regardless of testing method, the undrained shear strength natural variability of the Vistula Marshlands soft soils is between 20% and 50% depending on deposit depth and soil type, (3) the most accurate estimation of undrained shear strength can be obtained from field vane test (FVT) while unconsolidated, undrained compression (UUC) triaxial tests should be avoided, (4) SHANSEP approach can be considered as a valuable estimate of cu (next to the FVTs), which additionally allows in relatively easy way to establish lower and upper bounds of cu.

7

Wpływ technologii wymiany dynamicznej na kształt kolumn w warunkach laboratoryjnych

Kwiecień Sławomir, Ihnatov Siergey

Materiały Budowlane

|

2023

|

nr 10

32--38

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych dotyczących wpływu technologii formowania kolumn wymiany dynamicznej, tj. głębokości wykonania krateru początkowego, wysokości jego zasypu oraz energii uderzenia na kształt kolumn i ich długość. Badania przeprowadzono na stanowisku umożliwiającym obserwację procesu wbijania. Wyniki badań wskazują na możliwość wykonywania najdłuższych kolumn o optymalnym kształcie z zastosowaniem niewielkiej energii przy częściowym zasypie krateru początkowego równego wysokości ubijaka.

EN

The paper presents the results of laboratory tests on the influence of the dynamic replacement column formation technology, i.e. the depth of the initial crater, the height of its filling and the impact energy on the shape of the columns and their length. The tests were carried out at a stand enabling the observation of the driving process. The test results indicate the possibility of making the longest columns of optimal shape with the use of less energy with partial filling of the initial crater equal to the height of the pounder.

8

The use of a laser diffractometer to analyse the particle size distribution of selected organic soils

Straż Grzegorz

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 3

521--539

EN

This paper deals with the problem of determining the particle size distribution of selected organic soils from the vicinity of Rzeszów (Poland), using a laser diffractometer method, the knowledge of which will allow to determine the degree of differentiation or similarity of the tested organic soils in this aspect. The HELOS Laser Diffractometer manufactured by Sympatec GmbH was used for the tests. For proper analysis, the researches results in the form of graphs were grouped according to the content of organic substances in accordance with the standard classification. The conducted research was primarily aimed at presenting the grain differentiation and particle size distribution in terms of the applied method and comparing the test results of samples of selected, different organic soils, prepared using the same dispersion procedure and carried out in exactly the same test conditions, generated using capabilities of a diffractometer. Summing up, the laser diffractometer method presented in the article, although not fully verified in the case of organic soils, seems to be a the perspective method with capabilities allowing it to be nominated as an exceptionally useful method for the investigations of soft soils, including organic soils.

PL

W niniejszej pracy zaprezentowano wyniki analizy granulometrycznej 12 próbek wybranych gruntów organicznych pochodzących z okolic Rzeszowa. Grunty te, ze względu na ich cechy charakterystyczne, zaliczane są do gruntów słabonośnych, charakteryzujących się w stosunku do gruntów mineralnych, głównie niewielką wytrzymałością oraz małą sztywnością. Pomimo tych niekorzystnych właściwości obecnie grunty te znajdują się w obszarze zainteresowań inżynierii geotechnicznej z powodu coraz częstszego ich lokalizowania na terenach będących obiektem zainteresowania inwestorów. Posadowienie obiektów budowlanych czy konstrukcji inżynierskich na terenach, gdzie zalegają grunty słabonośne, w tym organiczne, jest wyjątkowo skomplikowane, pracochłonne i kosztowne a kluczem do bezpiecznego posadowienia jest prawidłowe określenie ich właściwości i parametrów geotechnicznych, a określenie składu ziarnowego jest jednym z podstawowych badań geotechnicznych. Niestety, na chwilę obecną nie opracowano dedykowanej metody, która byłaby w pełni wiarygodna w przypadku badań granulometrycznych gruntów organicznych. Opracowania naukowe w tym zakresie, najczęściej obejmują badania mineralnej części szkieletu gruntowego, które w warunkach laboratoryjnych zostały pozbawione materii organicznej, a to przede wszystkim ona decyduje o właściwościach gruntu organicznego. Skutkiem takiego modyfikowania próbek do badań jest fakt, że próbki te różnią się od naturalnego materiału pozyskanego ze złoża i oczywistym jest, że charakteryzują się zupełnie różnymi właściwościami. Wyników tych obydwu badań nie można bezpośrednio porównywać, mimo, że materiałem bazowym do badań granulometrycznych był ten sam grunt organiczny. Dlatego planując badania zaprezentowane w niniejszym opracowaniu, przyjęto że zostaną one przeprowadzone na próbkach gruntów organicznych o kompletnym szkielecie gruntowym, bez rozdzielania materiału badawczego na cześć mineralną i organiczną.

9

Influence of soft layer thickness on the aggregate displacement in the backfill material of dynamic replacement columns - results of laboratory model tests

Kwiecień Sławomir, Ihnatov Siergey, Kowalska Magdalena

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 3

253--268

EN

The dynamic replacement columns are formed by driving a coarse-grained material into a soft soil by means of repeatable drops of a pounder. The final shapes of the columns are non-cylindrical and depend on the subsoil conditions. This paper presents results of the laboratory study on influence of the thickness of the soft soil on the displacements of the backfill aggregate during the driving process. A test box with one acrylic-glass wall was prepared, in which, over a load-bearing sand layer, a soft soil of various thicknesses (Hs = 0.3, 0.4 or 0.5 m) was modelled using a semi-transparent acrylic polymer. The displacements of the backfill gravel particles were tracked by means of a high-speed camera. The material was driven by dropping a 0.2 m high (Hp) pounder. The results revealed that the distance between the bottom of the first crater and the top of the sand layer played an important role in directing the particles. At Hs/Hp = 2.5 pear-shaped floating columns were formed as the grains in the side zones were less affected by the pounder drops and their paths deviated from the vertical axis by not more than 50°. In case of Hs/Hp = 2.0 and 1.5, the column bases reached the bearing layer and the impact energy caused much larger vertical and horizontal displacements of the backfill material in the side zones - the observed largest angles were equal to 64° and even 90°, respectively. Eventually, the final column shapes resembled a non-symmetrical barrel and a truncated cone.

PL

Wymiana dynamiczna jest jedną z metod wzmacniania słabego podłoża stosowaną na świecie od blisko 50 lat, polegającą na formowaniu w podłożu kolumn z materiału gruboziarnistego i/lub bardzo gruboziarnistego. Kolumny wykonuje się ubijakami o masach od 5 do 20 ton, zrzucanymi z wysokości 15-25 m. W pierwszej kolejności, na skutek zrzutu ubijaka, w słabym podłożu powstaje krater, do którego wsypywany jest materiał okruchowy o frakcjach od piaszczystej, przez żwirową aż do, najczęściej, kamiennej. Jest on poddawany kolejnym zrzutom ubijaka i następującym po nim zasypom. Materiał ten zostaje wtłoczony w podłoże. W trakcie tego procesu, oprócz przemieszczeń pionowych, dochodzi do przemieszczania się ziaren w poziomie. Przeprowadzone przez jednego z autorów inwentaryzacje kolumn w warunkach in situ wykazały wpływ warunków gruntowo-wodnych, w tym w szczególności miąższości słabego gruntu, na kształty końcowe kolumn. Skłoniło to autorów do podjęcia badań laboratoryjnych dotyczących procesu przemieszczania się kruszywa w trakcie jego wbijania w warstwie słabej o różnej miąższości (Hs) równej 1,5, 2,0 i 2,5 krotności wysokości stosowanego ubijaka (Hp).

10

Reviews on Finite Element Modeling Practices of Stone Columns for Soft Soil Stabilization Beneath an Embankment Dam

Teshager Daniel Kefelegn, Belayneh Henok Lemma

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2022

|

Vol. 44, nr 4

343--353

EN

This article reviews the numerical approach in stone column practices and presents the benefits of stone columns as a ground improvement of soft soil to support an embankment dam. In this article, the methodological approaches to numerically modeling stone columns in both 2D and 3D studies, as well as the selection of an appropriate constitutive model are discussed. The numerical practices for the installation of the stone column and the validation procedures used to ensure the accuracy of the numerical analysis are also explained. In addition to that, the study also presents the benefits of stone columns in improving settlement behavior, slope stability, and decreasing the end time of consolidation. Parameters that influence the performance of the stone column with their respective results are also assessed.

11

Investigation of the settlement prediction in soft soil by Richards Model: based on a linear least squares-iteration method

Nadeem Muhammad, Akbar Muhammad, Huali Pan, Xiaoqing Li, Guoqiang Ou, Amin Azka

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 2

491--506

EN

Prediction of soft soil sub-grades settlement has been a big challenge for geotechnical engineers that are responsible for the design of roadbed embankment. The characteristics of low strength, poor permeability, high water contents, and high compressibility are dominant in soft soils, which result in a huge settlement in the case of long-term loading. The settlement prediction in soft soil subgrades of Jiehui Expressway A1, Guangdong, China, is the focus of this study. For this purpose, the necessary data of settlement is collected throughout the project execution. The numerical analysis is conducted by using the Richards model based on Linear Least Squares Iteration (LLS-I) method to calculate and predict the expected settlement. The traditional settlement prediction methods, including the hyperbolic method, exponential curve method, and pearl curve method, are applied on field settlement data of soft soil subgrades of Jiehui Expressway A1. The results show that the Richards model based on Linear Least Squares Iteration (LLS-I) method has high precision, and it has proven to be a better option for settlement prediction of soft soil sub-grades. The model analysis indicates that the mean absolute percentage error (MAPE) can be minimized as compared to other soft soil sub-grades settlement prediction methods. Hence, Richards's model-based LLS-I method has a capability for simulation and settlement prediction of soft soil subgrades.

12

Modelling the time-dependent behaviour of soft soils

Staszewska Katarzyna, Cudny Marcin

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2020

|

Vol. 42, nr 2

97--110

EN

Time dependence of soft soils has already been thoroughly investigated. The knowledge on creep and relaxation phenomena is generally available in the literature. However, it is still rarely applied in practice. Regarding the organic soils, geotechnical engineers mostly base their calculations on the simple assumptions. Yet, as presented within this article, the rate-dependent behaviour of soft soils is a very special and important feature. It influences both the strength and the stiffness of a soil depending on time. It is, thus, significant to account for time dependence in the geotechnical design when considering the soft soils. This can result in a more robust and economic design of geotechnical structures. Hence, the up-to-date possibilities of regarding creep in practice, which are provided by the existing theories, are reviewed herein. In this article, we first justify the importance of creep effects in practical applications. Next, we present the fundamental theories explaining the time-dependent behaviour of organic soils. Finally, the revision of the existing constitutive models that can be used in numerical simulations involving soft soils is introduced. Both the models that are implemented in the commercial geotechnical software and some more advanced models that take into account further aspects of soft soils behaviour are revised. The assumptions, the basic equations along with the advantages and the drawbacks of the considered models are described.

13

Innowacyjne posadowienie mostu łukowego na fundamencie „pływającym” w skomplikowanych warunkach gruntowych i hydrogeologicznych - cz. I

Mitrosz Oskar, Skóra Tomasz, Topolewicz Krzysztof

Mosty

|

2019

|

nr 3/4

70--75

PL

Skomplikowane warunki gruntowe i hydrogeologiczne doliny rzeki Łyny stanowiły duże wyzwanie dla projektu wzmocnienia podłoża pod fundamentami obiektu inżynierskiego. W artykule zaprezentowano kompleksowe rozwiązanie posadowienia łukowego mostu drogowego o rozpiętości 120 m wraz z przylegającymi nasypami.

EN

The complicated ground and hydrogeological conditions of the Łyna River valley were a huge challenge for the design and execution of soil improvement under the foundations of an engineering object. The article presents a comprehensive foundation analysis of 120 m span arch bridge and adjacent embankments founded on grouted columns.

14

Innowacyjne posadowienie mostu łukowego na fundamencie „pływającym” w skomplikowanych warunkach gruntowych i hydrogeologicznych - cz. II

Mitrosz Oskar, Skóra Tomasz, Topolewicz Krzysztof

Mosty

|

2019

|

nr 5

49--53

PL

W artykule zaprezentowano kolejną część rozważań nad problematyką posadowienia mostu łukowego w skomplikowanych warunkach hydrologicznych i geologicznych rzeki Łyny. Część pierwsza została opublikowana w magazynie „Mosty” w nr. 3-4/19 na str. 70-72.

15

Oedometer tests of soft soil and attempt of their numerical simulation

Juszkiewicz P., Szypulski P., Międlarz K.

Biuletyn Instytutu Morskiego w Gdańsku

|

2017

|

Vol. 32, No. 1

46--49

EN

For the purpose of this article, oedometer tests were performed on organic silt samples derived from the bottom of an excavation made near the Dead Vistula River. Three independent oedometer tests, with required basic tests for them, were carried out on specimens made from the same sample. Based on the test results, compressibility characteristic, physical and strength parameters of organic silt were determined. Using finite element method, attempts of simulation oedometer tests and calibration of compression parameters were made.

PL

Dla potrzeb niniejszego artykułu przeprowadzono badania edometryczne na próbkach gruntu pyłu organicznego pochodzących z dna wykopu wykonanego niedaleko Martwej Wisły. Wykonano trzy niezależne badania edometryczne na próbkach z tego samego bloku gruntowego wraz z badaniami towarzyszącymi. Na podstawie wyników badań wyznaczono cechy fizyczne, charakterystykę ściśliwości oraz parametry wytrzymałościowe pyłu organicznego. Dokonano próby symulacji badań edometrycznych z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych oraz przeprowadzono kalibrację parametrów ściśliwości badanego gruntu.

16

Bearing capacity of the working platform with kinematic method

Białek K., Bałachowski L.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2015

|

Vol. 37, nr 1

3--8

EN

Bearing capacity of the working platform for heavy tracks was analysed using Distinct Layout Optimization (DLO) method. The platform layer constructed from cohesionless soils is resting on weak cohesive subgrade. Different thickness of the platform, its effective angle of internal friction and undrained shear strength of the soft soil were taken into consideration. Kinematic method permits different failure mechanisms to be analyzed. Margin of safety for a given load and subsoil conditions was determined using two approaches: increasing the load or decreasing the shear strength up to failure. The results were compared with solution proposed in BRE recommendations.

17

Parameters Identification Approach for a Discrete Element Model Which Is Used to Simulate Tire-Soil-Interactions

Zieher O., Meywerk M.

Machine Dynamics Research

|

2015

|

Vol. 39, No. 4

55-64

EN

In this article a tyre is investigated which moves in lateral direction, i.e. perpendicular to its regular rolling direction, through sand, which is one representative of a deformable soil. This kind of motion could be a result of skidding of a car where the vehicle slides laterally over the side verge. In order to investigate this motion in the first step the influence of the compliance of the tyre is studied; the result is that a flexible tyre behaves similar to a stiff one. Therefore, in the second step, the simulations and the experimental investigations of the tyre are restricted to a stiff, nearly rigid tyre. The deformable soil is simulated using the Discrete Element Method (DEM). In order to estimate and identify the parameters of the DEM model, a method incorporating simple experiments is described. In the 6th section DEM simulations and experimental results for a full tyre-soil-interaction are presented.

18

Wpływ cementacji na zachowanie się gruntów pod fundamentami budynków w trakcie trzęsienia ziemi

Akyol E., Korkmaz T.

Cement Wapno Beton

|

2015

|

R. 20/82, nr 5

313--321

PL

W ostatnich dziesięcioleciach wzniesiono dużo budynków na gruntach wątpliwej jakości, co było spowodowane szybkim wzrostem urbanizacji. Spowodowało to wzrost zagrożenia w przypadku wystąpienia trzęsienia ziemi na tych terenach, zwłaszcza jeżeli nie zastosowano w trakcie budowy odpowiednich rozwiązań inżynierskich. Stosuje się cementację gruntu w celu poprawy sejsmicznych właściwości fundamentów, a jego efektywność sprawdzono przez pomiar przeważającego okresu drgań gruntu i szybkości fali ścinającej. Średni wynik pomiarów przeważającego okresu i szybkości fali zmienił się odpowiednio z 0,58 s na 0,23 s i z 374 m/s na 449 m/s. Poprawa właściwości gruntu osiągnęła ponad 50%. Ten wynik pokazuje, że cementacja może korzystnie zmienić zachowanie się słabych sejsmicznie fundamentów budynków w przypadku trzęsienia ziemi. Można więc polecać tę metodę do zmniejszenia ryzyka, związanego z aktywnością sejsmiczną, dla istniejących budynków.

EN

In last decades a large number of buildings is being constructed on problematic soils because of rapid urbanization It causes growing earthquake risks in such areas if combined with lack of engineering. Grouting of ground is being employed to improve seismic performance of foundations and its effectiveness has been verified by examination of predominant period of ground vibration and shear wave velocity. The average period and shear wave velocity of ground was changed from 0.58 s to 0.23 s and 374 m/s to 449 m/s, respectively. The improvement of ground properties reached more than 50%. The results show that grouting can improve earthquake performance of seismically weak building foundations. Thus it can be advised to mitigate the seismic risk of existing buildings.

19

Posadowienie estakad Trasy Łazienkowskiej na gruntach słabonośnych

Maślakowski M., Kuszyk R., Zbiciak A., Józefiak K.

Materiały Budowlane

|

2014

|

nr 2

44--45

20

O konieczności profesjonalnego wykonywania badań geotechnicznych

Grela M.

Inżynieria i Budownictwo

|

2013

|

R. 69, nr 11

578--579

PL

Na przykładzie realizacji budynku jednorodzinnego na terenie tzw. „rynny żoliborskiej” w Warszawie omówiono problemy związane z posadowieniem jego fundamentów, spowodowane niedostatecznym rozpoznaniem geotechnicznym. Omówiono wyniki wykonanych dodatkowych badań geotechnicznych i zrealizowany sposób posadowienia budynku.

EN

On example of the construction of a single-family house located in the “Żoliborz glacial tunnel valley” in Warsaw issues on the foundation were discussed, in relation to inadequate geotechnical investigation. The results of additional geotechnical tests and executed manner of foundation were also discussed.