Feldversuch zum Rüttelstopfsäuleneinbau und Betrachtungen zur Hohlraumaufweitung

R & uuml ttelstopfs & auml ulen Feldversuch zyklische und monotone Hohlraumaufweitung Hypoplastizit & auml t Einbaueffekte stone columns field test cyclic and monotonic cavity expansion hypoplasticity installation effects
["Mugele, Luis","Knittel, Lukas","Osinov, Vladimir","Pandrea, Paul","Stutz, Hans Henning"] 2024-06-01 期刊论文
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Die R & uuml;ttelstopfverdichtung kommt als Baugrundverbesserung weltweit in fein- und grobk & ouml;rnigen B & ouml;den zum Einsatz. Jedoch sind die Zustands & auml;nderungen des anstehenden Bodens infolge des vollverdr & auml;ngenden S & auml;uleneinbaus und der induzierten Vibration noch nicht ausreichend untersucht. Im ersten Teil dieses Beitrags werden daher in einem Feldversuch die Auswirkungen der R & uuml;ttelstopfs & auml;ulenherstellung auf den Zustand des anstehenden Bodens untersucht. Dabei zeigt sich, dass der R & uuml;ttelstopfs & auml;uleneinbau in grobk & ouml;rnigen B & ouml;den zu einer Verbesserung der bautechnischen Eigenschaften des anstehenden Bodens f & uuml;hren kann. Motiviert durch den Feldversuch betrachtet der zweite Teil der Arbeit anhand von simplifizierten Beispielen einen grunds & auml;tzlichen Vergleich verschiedener Hohlraumaufweitungsprozesse. Mithilfe eines hypoplastischen Stoffmodells wird dabei die Aufweitung eines Hohlraums infolge (1) einer monotonen und infolge (2) einer zyklischen Belastung betrachtet. Beide F & auml;lle werden im Hinblick auf eine qualitative & Uuml;bertragbarkeit auf die Modellierung der S & auml;uleninstallation verglichen. Es zeigt sich ein qualitativ unterschiedliches Bodenverhalten: Eine monotone Aufweitung f & uuml;hrt zum kritischen Zustand im Boden, w & auml;hrend eine zyklische Aufweitung in Abh & auml;ngigkeit von der Durchl & auml;ssigkeit zu einer Verdichtung und/oder einer Spannungsrelaxation f & uuml;hrt. Eine vollst & auml;ndige Vernachl & auml;ssigung der R & uuml;ttlervibration in entsprechenden numerischen Modellen erscheint daher nicht zutreffend. Field test on the vibro replacement stone column installation and considerations on cavity expansionVibro replacement stone columns are used for ground improvement worldwide in coarse-grained as well as fine-grained soils. However, the changes in the soil's state due to the stone column installation including the induced vibration have not yet been investigated sufficiently. In the first part of the article, the effects of the stone column installation are investigated using a field test. It is shown that the installation in coarse-grained soils can lead to an improvement in the structural properties of the surrounding soil. Based on the field test, a theoretical comparison of different cavity expansion processes is presented in the second part of this paper using simplified numerical examples. For that purpose, the expansion of a cavity in the soil due to (1) a monotonic and (2) a cyclic loading is investigated using a hypoplastic constitutive model. Both cases are compared to investigate their ability to simulate the column installation process. However, a qualitatively different soil behaviour is observed: A monotonic expansion will result asymptotically in the critical state of the soil, while a cyclic expansion leads to a compaction and/or a stress relaxation depending on the permeability. Therefore, neglecting the cyclic deformation of the soil in simulating the stone column installation seems to be inappropriate.
来源平台:GEOTECHNIK