1、 附件 C：译文 C1 附件 C：译文 Numerical Study of Effect of Encasement on Stone Column Performance 护壁效应对“碎石桩性能”的数值分析 Majid Khabbazian, Stud. M. ASCE Graduate Student and GSI Fellow, Dept. of Civil and Environmental Engineering, 301 DuPont Hall, University of Delaware, Newark, DE 19716. E-mail: majidudel.edu 纽瓦
2、克 ， DE的 19716，特拉华大学， 301杜邦厅部，土木与环境工程 系 ，研究生和GSI研究员 Majid Khabbazian, Stud. M. ASCE。电子邮箱： majidudel.edu Christopher L. Meehan, A. M. ASCE Assistant Professor, Dept. of Civil and Environmental Engineering, 301 DuPont Hall, University of Delaware, Newark, DE 19716. E-mail: cmeehanudel.edu 纽瓦克， DE.的 197
3、16， 美国特拉华州，大学部， 301杜邦厅，土木及环境工程 系，cmeehanudel.edu Victor N. Kaliakin, M. ASCE Associate Professor, Dept. of Civil and Environmental Engineering, 301 DuPont Hall, University of Delaware, Newark, DE 19716. E-mail: kaliakinudel.edu 纽瓦克， DE的 19716， 美国特拉华州，大学部， 301杜邦厅，土木及环境工程 系，副 教授。电子邮箱： kaliakinudel.edu
4、 ABSTRACT 摘要 Encasing a stone column with a high-strength geosynthetic provides the column material with significant lateral confinement, which prevents lateral displacement of the column into potentially soft surrounding soil and consequently increases the bearing capacity of the column. Although t
5、his technique has been successfully applied in practice, the load transfer mechanism of encased stone columns and their performance in comparison with conventional stone columns have not been studied in detail. This paper describes three-dimensional finite element analyses that were carried out to s
6、imulate the behavior of a single stone column with and without encasement in a very soft clay soil using the computer program ABAQUS. A 指导教师评定成绩 (五级制 )： 指导教师 签字： 附件 C：译文 C2 comprehensive study was performed to better understand the mechanism of load transfer in conventional stone columns and geosynt
7、hetic encased stone columns. The performance of partially encased columns was then compared to that of fully encased columns and conventional stone columns. 用 高强度土工合成材料 包裹碎石柱， 土工合成材料 为碎 石柱材料 提供显著的横向 约束 ， 这样可以 防止 柱向着周围的软土地基发生 侧向位移 ，从而增加柱子的承载 能 力。虽然这一技术已成功应用于实践中， 受护壁作用的碎石桩的 荷载 传导机制 和性能 与传统的 碎石桩 相比，并没有
8、 被详细 研究 透 。本文介绍在一个非常 松软 的 粘土 地基上 使用 ABAQUS软件的计算机程序模拟 单个碎石桩，采用三位有限元分析法分析其有 无 包装效应。为了更深层次的了解传统的碎石桩和被土工合成材料包裹的碎石桩中的荷载传导机制，我们展开了更加全面的研究。在研究中，用部分被土工合成材料包 裹的碎石桩分别与完全被包裹的碎石桩和传统的碎石桩进行比较。 INTRODUCTION 说明 Stone columns have been increasingly used for ground improvement, especially for structures that can tole
9、rate some settlement such as road embankments, storage tanks, low-rise buildings, lightly loaded foundations, etc. This form of ground improvement is also commonly referred to as granular piles. Extensive use of stone columns is attributed to their proven successes in increasing bearing capacity, re
10、ducing total and differential settlements, increasing the time rate of settlement, and reducing the liquefaction potential of sands. 碎石桩已经被越来越多的用于地基的改善工程，特别是能承受一些沉降的结构，例如，公路路堤、存储仓库、低层建筑以及受到较轻荷载的基础等。 这种 地基的 改良形式也通常被称为 碎石 桩。 碎石 柱 的 广泛使用，是因为 它 成功 地 证明 了自身 在提高承载能力，降低整体 沉降 和 不均匀 沉降， 增加 沉降 的 时间 速率 ，减少砂 土地
11、基 液化 可能性方面的能力 。 Stone columns under compressive loads experience failure modes such as bulging (Hughes et al. 1975), general shear failure (Madhav and Vitkar 1978), and sliding(Aboshi et al. 1979). However, in soft clays the most common failure mode for stone columns is bulging (Madhav and Miura 199
12、4). 碎石桩在压力作用下 ， 会产生一些破坏模式， 如 膨胀 破坏模式 （ Hughes等人。1975年），一般 的 剪切破坏（ Madhav和 Vitkar 1978年）， 滑移破坏（ Aboshi 等人 1979） 。 然而，在软土 地基 中 ，碎石桩 最常见的 破坏 模式 是膨胀破坏 （ Madhav和 Miura1994年）。 In very soft soils, due to the lack of required lateral confining pressure, the use of stone columns can be problematic. In these
13、situations, to provide the required lateral confining pressure and to increase the bearing capacity, stone columns are encased by a suitable geosynthetic. Using a high-strength geosynthetic for confinement not only increases the strength of a stone column, but also prevents lateral displacement of t
14、he column into the very soft surrounding soil. Sharma et al. (2004) conducted tests to 附件 C：译文 C3 investigate the effect of geogrid reinforcement on bulging and load-carrying capacity of a single stone column in soft clay. Murugesan and Rajagopal (2006, 2007) performed model tests and numerical anal
15、yses to study the behavior of a single geosynthetic-encased stone column with a limited zone of soil influence (a tributary approach to column group behavior). In the numerical analyses, Murugesan and Rajagopal (2006) performed axisymmetric analyses and assumed continuum elements for the geosyntheti
16、c without considering the behavior of the interface between different materials (this paper addresses this phenomenon by using interface elements in the numerical model). Lee et al. Lee et al. (2007) investigated the failure mechanism and load carrying capacity of individual geogrid encased stone co
17、lumns by model tests. Alexiew et al. (2005) described the design principles, technologies, and procedures for geotextile encased stone columns and emphasized the importance of the tensile modulus of the geotextile that is used for column confinement. 在非常 松 软 的软土地基上 ，由于所需的侧向围压不足， 碎石桩的使用 可能会出现 问题。在这种情
18、况下， 给碎石桩包裹一层适当的土工合成材料，可以 提供必要的 侧向 围压，提高 碎石桩的 承载能力 。 使用 一种 高强度土工合成材料，不但 可以 增加了 碎石桩的强度 ，而且还可以防止 碎石桩向着 周围 松软地基发生侧向位移 。Sharma等 人 （ 2004）进行测试，以探讨 软土地基上的单一碎石桩的膨 胀和承 重 能力对土工格栅 的 加固效果 。 Murugesan和 Rajagopal（ 2006年， 2007年） 进行模型试验和数值分析，以研究 在一个限定区域内的单个被 土工合成 材料 包裹的碎石桩的性能影响 （ 研究群桩效应的其他途径 ）。 在数值分析的时候， Murugesan
19、和Rajagopal(2006)进行 轴对称 分析 并 假 定构件与包裹的 土工合成材料 的连续性， 而不考虑 不同材料 的 交界面的影响 （本文解决了 在数学模型中 使用界面 单元的 这一现象） 。 Lee等人采用模型试验的方法调查研究被土工材料包裹的碎石桩破坏机制和单个土工格栅的负荷能力。 Alexiew等人 (2005)描述了用土木布包裹碎石桩的设计原则、技术方法和程序步骤，并强调了用于约束碎石桩的土工布的拉伸模量的重要性。 This paper describes 3D finite element analyses that were carried out to simulate
20、the behavior of a single geosynthetic-encased stone column (GESC) in soft clay using the computer program ABAQUS (Hibbitt et al. 2007). To compare the performance of the GESC with a conventional stone column (CSC), parallel analyses were also performed on a stone column without encasement. This pape
21、r describes the results of a comprehensive study that was performed to better understand the load transfer mechanism of CSCs and GESCs. The possibility of using partially encased columns rather than fully encased columns is investigated, and the results are compared to those from fully encased columns and CSCs. 本文介绍了使用 ABAQUS软件的计算机程序 采用 三维有限元 分析法 进行模拟在软土地基上的 单一土工合成材料包裹的 碎石桩 （ GESC） 的性能 （ Hibbitt等人。 2007年） 。 采用比较分析法比较传统碎石桩（ CSC）与被土工合成材料包裹的碎石桩（ GESC）的性能，这种方法也被用于分析裸露碎石桩基的分析。 本文介绍一项全面的研究的结果，以便更好地了解 传统碎石桩和被土工合成材料包裹的碎石桩的荷载传导 机制。 对采用部分被土工合成材料包裹的碎石桩比完全包裹的碎石桩更合适的可能性进行调查，结果比较显示，更加倾向于完全包裹的碎石桩和传统的
