ジオセルの性能に対するさまざまな充填材料の影響

Oct 22, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12330 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この論文は、さまざまな充填材料に焦点を当てた、ジオセル強化粘性土層の数値およびパラメトリック研究に関する包括的な研究を紹介します。 数値計算は、FLAC3D ソフトウェアを使用してモデルのテスト結果に対して検証されました。 その後、検証されたモデルがジオセル強化粘性土層に拡張されました。 圧力沈下応答、支持力向上係数、沈下低減率、表面変形などの補強性能を調査するために6つのケースをシミュレーションしました。 この数値結果は、優れたジオセル補強の重要性が土壌充填材の機械的特性の考慮を覆い隠すものではないことを強調しています。 充填材料として粘性土を使用した場合、ジオセル強化性能の改善が不十分なのは、その低い弾性率と粘着力に起因する可能性があります。 パラメトリック研究では、充填材が弾性率が高く凝集力が低い基礎土で構成されている場合、ジオセルが補強性能に大きな影響を与えることが示唆されています。 さらに、この数値研究によれば、粘性土床を補強するためのポケット内の充填土としては、弾性率 20 MPa、摩擦 40°の非粘着性土が最適であることがわかりました。

ジオセルは折り畳み可能なハニカム形状の幾何学形状を持ち、三次元の横方向制限 (LL) システムにより土壌の見かけの凝集力を向上させることができます。 ジオセル構造のポケットは粒状材料で満たされ、その後圧縮されて強化複合層が作成されます。 ジオセルは優れた強化性能と経済性により、地盤工学に広く応用されています1、2、3、4、5、6、7、8。 ジオセルは、垂直壁を介して LL を提供することで摩擦を維持しながら土壌の凝集力を高めます。 ジオセルによってもたらされる LL 効果に加えて、静的荷重下では他の 2 つの強化効果、つまり垂直応力分散と膜メカニズムが観察されます9。 さらに、ジオセルは振動を隔離し、動的荷重下での動的応力を軽減できます9、10、11、12。

モデルプレート荷重試験は、ジオセル補強土層の支持力を評価するために広く使用されています。 Dash ら 13,14 は、圧力沈下曲線、支持力向上係数、および表面沈下/隆起に関して、ジオセル強化砂上に支持されたストリップフーチングの支持力の向上を研究するために実験室モデル試験を実施しました。 ジオセルのサイズと弾性率、ジオセルマットレスの深さ、砂の相対密度などのいくつかのパラメータを分析することにより、著者は、ジオセルマットレスの上部は基礎幅の0.1倍の深さでなければならないと主張しました。最大限の強化性能。 この研究に続いて、Ujjawal et al.11、Hegde and Sitharam15、Hegde and Sitharam16、Hegde and Sitharam17、Hegde and Sitharam18、Venkateswarlu et al.19 による研究はすべて、補強された土床の挙動を研究するためにジオセル マットレスのこの埋設深さを採用しました。モデルまたはサイトのテストに基づいています。 歴史的に、研究者は主にジオセル強化ベッド 20,21 の支持力の強化、ジオセル マットレス 22 の荷重分散 22、および振動絶縁 11,12 に焦点を当ててきました。 これらの研究結果は、地盤工学および路盤工学におけるジオセルの応用に大きな影響を与えました。 さらに、数値技術に関しては、ジオセルで強化された土壌層の挙動を研究することが多くの研究者によって受け入れられています。 Ujjawal et al.11、Hegde および Sitharam23、Latha および Somwanshi24 は、ジオセルと土壌の複合層をシミュレートするために等価複合アプローチ (ECA) を採用しました。 しかし、モデリング技術が進歩するにつれて、実際の 3D モデルを使用してジオセルと土壌の相互作用をシミュレートすることがより重要になってきました。 Han ら 25、Latha および Somwanshi 24 は、ジオセルの形状をシミュレートするためにダイヤモンド パターンを採用しました。 さらに、Leshchinsky と Ling26、Biabani et al.27、Ngo et al.28、Siabil et al.29 は、正方形と六角形のパターンを使用して計算しました。 近年ではハニカム形状（実際の形状）も採用されている17,19,30。 全体として、数値モデルでジオセルの実際の形状を採用すると、圧力沈下応答や表面沈下/隆起など、ジオセルで強化された土壌層の挙動を正確に表現できます。 数値ソフトによりパラメータを調整することで様々なケースを効率的に計算することができ、変位や応力等高線による強化機構や応力分布を直接可視化できます。