Einfluss verschiedener Füllmaterialien auf die Leistung von Geozellen

Jun 06, 2023

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 12330 (2023) Diesen Artikel zitieren

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In diesem Artikel wird eine umfassende Studie zur numerischen und parametrischen Untersuchung geozellverstärkter bindiger Bodenbetten vorgestellt, wobei der Schwerpunkt auf verschiedenen Füllmaterialien liegt. Die numerischen Berechnungen wurden anhand von Modelltestergebnissen mithilfe der FLAC3D-Software validiert. Anschließend wurde das verifizierte Modell auf die geozellverstärkten bindigen Bodenbetten ausgeweitet. Sechs Fälle wurden simuliert, um die verstärkte Leistung zu untersuchen, einschließlich Druck-Setzungs-Reaktionen, Verbesserungsfaktor der Tragfähigkeit, Prozentsatz der Setzungsreduzierung und Oberflächenverformung. Die numerischen Ergebnisse unterstreichen, dass die Bedeutung einer überlegenen Geozellenverstärkung die Berücksichtigung der mechanischen Eigenschaften der Bodenfüllung nicht in den Hintergrund rücken sollte. Im Fall von bindigem Boden als Füllmaterial kann die geringe Verbesserung der geozellverstärkten Leistung auf dessen geringen Modul und Kohäsion zurückgeführt werden. Parametrische Studien deuten darauf hin, dass Geozellen einen erheblichen Einfluss auf die verstärkte Leistung haben, wenn das Füllmaterial aus Baugrund mit höherem Modul und geringerer Kohäsion besteht. Darüber hinaus ist laut dieser numerischen Studie kohäsionsloser Boden mit einem Modul von 20 MPa und einer Reibung von 40° der optimale Füllboden in Taschen zur Verstärkung bindiger Bodenbetten.

Geozellen haben eine faltbare und wabenförmige Geometrie, die aufgrund des dreidimensionalen lateralen Begrenzungssystems (LL) den scheinbaren Zusammenhalt des Bodens verbessern kann. Die Taschen der Geozellenstruktur werden mit körnigen Materialien gefüllt, die dann zu einer verstärkten Verbundschicht verdichtet werden. Aufgrund der hervorragenden verstärkten Leistung und Wirtschaftlichkeit werden Geozellen in der Geotechnik häufig eingesetzt1,2,3,4,5,6,7,8. Geozellen erhöhen den Bodenzusammenhalt und halten gleichzeitig die Reibung aufrecht, indem sie durch ihre vertikalen Wände LL bereitstellen. Zusätzlich zum LL-Effekt durch Geozellen werden unter statischer Belastung zwei weitere verstärkte Effekte beobachtet: die vertikale Spannungsverteilung und der Membranmechanismus9. Darüber hinaus können Geozellen Vibrationen isolieren und dynamische Belastungen unter dynamischen Belastungen verringern9,10,11,12.

Modellplattenbelastungstests werden häufig verwendet, um die Tragfähigkeit von mit Geozellen verstärkten Bodenbetten zu beurteilen. Dash et al.13,14 führten einen Labormodelltest durch, um die Verbesserung der Tragfähigkeit von Streifenfundamenten auf geozellenverstärktem Sand im Hinblick auf Druck-Setzungs-Kurven, Tragfähigkeitsverbesserungsfaktoren und Oberflächensetzung/Hebung zu untersuchen. Durch die Analyse einiger Parameter, einschließlich der Größe und des Moduls der Geozellen, der Tiefe der Geozellenmatratze und der relativen Dichte des Sandes, behauptete der Autor, dass sich die Oberseite der Geozellenmatratze in einer Tiefe von 0,1-facher Fußbreite befinden sollte, um die zu erhalten maximale verstärkte Leistung. Im Anschluss an diese Forschung verwendeten nachfolgende Studien von Ujjawal et al.11, Hegde und Sitharam15, Hegde und Sitharam16, Hegde und Sitharam17, Hegde und Sitharam18, Venkateswarlu et al.19 diese tief vergrabene Geozellenmatratze, um das Verhalten von verstärkten Bodenbetten zu untersuchen basierend auf Modell- oder Standorttests. In der Vergangenheit konzentrierten sich Forscher hauptsächlich auf die Verbesserung der Tragfähigkeit von mit Geozellen verstärkten Betten20,21, die Lastverteilung von Geozellenmatratzen22 und die Vibrationsisolierung11,12. Diese Forschungsergebnisse haben die Anwendung von Geozellen in der Geotechnik und im Untergrundbau stark beeinflusst. Darüber hinaus ist es im Hinblick auf die numerische Technologie von vielen Forschern akzeptiert worden, das Verhalten geozellverstärkter Bodenbetten zu untersuchen. Ujjawal et al.11, Hegde und Sitharam23, Latha und Somwanshi24 verwendeten den äquivalenten Verbundansatz (ECA), um die Geozellen-Boden-Verbundschicht zu simulieren. Mit der Weiterentwicklung der Modellierungstechniken hat jedoch die Verwendung tatsächlicher 3D-Modelle zur Simulation der Geozellen-Boden-Interaktion an Bedeutung gewonnen. Han et al.25 und Latha und Somwanshi24 übernahmen das Rautenmuster, um die Geozellenform zu simulieren. Darüber hinaus verwendeten Leshchinsky und Ling26, Biabani et al.27, Ngo et al.28, Siabil et al.29 das Quadrat- und Sechseckmuster zur Berechnung. In den letzten Jahren wurde auch die Wabenform (eigentliche Form) übernommen17,19,30. Insgesamt kann die Verwendung der tatsächlichen Form von Geozellen in numerischen Modellen das Verhalten geozellenverstärkter Bodenbetten, einschließlich Druck-Setzungs-Reaktion und Oberflächensetzung/Hebung, genau darstellen. Numerische Software ermöglicht eine effiziente Berechnung verschiedener Fälle durch Anpassen von Parametern und ermöglicht die direkte Visualisierung verstärkter Mechanismen und Spannungsverteilungen durch Verschiebung und Spannungskonturen.

Was die Füllmaterialien betrifft, die in Geozellentaschen verwendet werden, wird kohäsionsloser Boden überwiegend in der geozellenverstärkten Technik sowohl für geozellenverstärkten Sand als auch für bindige Bodenbetten verwendet3,20,22,31,32,33. Die experimentellen Ergebnisse von Biswas et al.34 bewiesen, dass die Bodenfüllung der kritische Parameter war, der die verstärkte Leistung beeinflusste. Außerdem behaupteten Sireesh et al.32, dass die mit dichtem Boden gefüllten Geozellen sich positiv auf die Verbesserung der Tragfähigkeit auswirkten. Hegde und Sitharam35 verglichen die Leistung von drei Füllmaterialien: lokaler roter Boden, Sand und Zuschlagstoffe. Die Tragfähigkeit von mit Geozellen verstärkten Betten erhöhte sich um das Dreizehnfache bei Zuschlagstoffeinfüllungen, um das Elffache bei Sandeinfüllungen und um das Zehnfache bei Roterde-Einfüllungen, was auf den minimalen Einfluss von Füllmaterialien auf die Geozellenleistung hinweist. Tatsächlich spielen die mechanischen Eigenschaften der Bodenfüllung und nicht die spezifische Bodenart eine entscheidende Rolle. Neben Sand wurden in Modellversuchen von Sitharam und Sireesh36, Thallak et al. verschiedene andere Materialien wie Schluffsand, Schlacke, Zuschlagstoffe, weicher Boden, Ton, Gummi-Erde-Mischungen und recycelte Asphaltbeläge als Füllmaterialien verwendet .37, Krishnaswamy et al.38, Thakur et al.39, Mehrjardi et al.40, Pokharel41, Venkateswarlu und Hegde42. Diese Forschungsergebnisse zeigen, dass sowohl bindige als auch nichtbindige Böden als geeignete Füllmaterialien für geozellverstärkte Bodenbetten dienen können und eine hervorragende Verstärkungsleistung bieten. Laut Bahadir et al.43 können auch Bau- und Abbruchmaterialien als alternative Füllmaterialien zu Neuzuschlagstoffen in Betracht gezogen werden. Bei geozellverstärkten bindigen Bodenbetten stehen typischerweise drei Optionen für die Bodenfüllung zur Verfügung: (1) bindiger Boden, (2) bindiger Boden mit überlegenen mechanischen Eigenschaften und (3) bindiger Boden, der mit den vorhandenen Bodenbetten identisch ist. Option 1 und Option 2 verbessern die Leistung verstärkter Bodenbetten, während Option 3 möglicherweise die Transportkosten senkt, da kein Boden aus anderen Gebieten mitgebracht werden muss. Unter Berücksichtigung dieser drei Optionen wurden jedoch nur begrenzte Untersuchungen zum Einfluss des Moduls und der Scherfestigkeit der Bodenfüllung auf die verstärkte Leistung durchgeführt. Die experimentellen Ergebnisse von Bahadir et al.43 legen auch nahe, dass Bau- und Abbruchmaterialien auch als alternatives Füllmaterial zu Neuzuschlagstoffen verwendet werden können. Im Hinblick auf geozellenverstärkte bindige Bodenbetten stehen üblicherweise drei Optionen für die Bodenfüllung zur Auswahl: (1) kohäsionsloser Boden; (2) bindiger Boden mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften; (3) bindiger Boden wie Bodenbetten. Option 1 und Option 2 können die Leistung von verstärkten Bodenbetten verbessern, während Option 3 wahrscheinlich viele Kosten spart, d. h. die Personen müssen den Boden nicht aus anderen Bereichen transportieren. Basierend auf den drei Optionen untersuchten jedoch nur wenige Forscher den Einfluss des Moduls und der Scherfestigkeit der Bodenfüllung auf die verstärkte Leistung.

Ziel der Studie war es, die Leistung geozellenverstärkter bindiger Bodenbetten mit verschiedenen Füllmaterialien zu untersuchen, um den Beitrag der Bodenfüllung zu maximieren und geeignete mechanische Parameter zu bestimmen. Zunächst wurden die mit Geozellen verstärkten Bodenbetten mithilfe des expliziten Finite-Differenzen-Pakets FLAC3D modelliert und die Ergebnisse mit denen eines in der Literatur genannten Labormodelltests verglichen. Anschließend wurde das validierte Modell auf geozellverstärkte bindige Bodenbetten erweitert, um den Einfluss der mechanischen Parameter auf die Tragfähigkeit zu analysieren. Die Analyse umfasste Druck-Setzungs-Reaktionen, den Verbesserungsfaktor der Tragfähigkeit (\(I_{f}\)) und die prozentuale Verringerung der Setzung (PRS). Wie bereits erwähnt, wurden numerische Studien mit Option 1 und Option 3 durchgeführt, um reale Untergrund- oder Grundbauszenarien effektiver zu simulieren. Insbesondere wurde auch ein Sand-/Zuschlagstoffkissen verwendet, um den Anteil der Geozelle an der Verstärkung zu ermitteln. Abschließend wurde eine Parameterstudie durchgeführt, um die geeigneten mechanischen Parameter für die Bodenfüllung zu ermitteln.

Die Validierung geozellverstärkter Modelle erfolgte durch Simulation der Modelltests von Latha und Somwanshi24 und die Druck-Setzungs-Reaktion der Modelle wurde mit den experimentellen Daten verglichen. Latha und Somwanshi24 führten im Labor Modellbelastungstests auf quadratischen Fundamenten (25 mm dick und 150 × 150 mm groß) durch, die auf geozellenverstärkten Sandbetten ruhten. Die verwendete Geozelle hatte ein Rautenmuster und wurde aus zweiachsigem Geogitter (Polypropylen) und Geonet (Polyethylen hoher Dichte) hergestellt. Der äquivalente Verbundansatz (ECA) wurde in den numerischen Simulationen verwendet, um die Ergebnisse mit den experimentell erhaltenen zu vergleichen. In den letzten Jahren haben Forscher jedoch zunehmend Modelle in Betracht gezogen, die die tatsächliche Form von Geozellen nachbilden. Daher nutzte diese Studie das in FLAC3D verfügbare Geogitter-Strukturelement, um die mit biaxialen Geogittern konstruierten Rautenmuster-Geozellen zu simulieren. Die geozellenverstärkte Schicht wurde unter Verwendung der folgenden Parameterkombination vorbereitet: \(u/B = 0,05\), \(d/B = 0,55\), \(b/B = 6\), \(h/B = 0,6\), um der experimentellen Platzierung zu entsprechen. Hier stellen \(u\), \(d\), \(b\), \(h\) und \(B\) die Platzierungstiefe der Geozellenschicht, den äquivalenten Taschendurchmesser und die Breite der Geozellenmatratze dar , Geozellenhöhe bzw. Breite des Fundaments. Insbesondere bietet das Geogitterstrukturelement in FLAC3D einen wesentlichen Mechanismus, der als Grenzflächenscherverhalten bekannt ist. Die Grenzflächenscherbeziehung zwischen der Geozelle und den Füllmaterialien wurde mit dem Mohr-Coulomb-Versagenskriterium11 als linear angesehen. Der Grenzflächen-Schermodulparameter wurde nach der Arbeit von Yang et al.44 berechnet. Zusätzlich wurden die Grenzflächenkohäsion und -reibung nach Oliaei und Kouzegaran45 bestimmt.

wobei \(\upvarphi\) und \({\text{c}}\) der Reibungswinkel bzw. die Kohäsionsfestigkeit der Bodenfüllung sind. Darüber hinaus wird anerkannt, dass bei geozellenverstärkten Strukturen die maximale Dehnung der Geozelle weniger als 1 % oder 2 % beträgt46,47. Hegde und Sitharam16 verwendeten den Sekantenmodul, der der axialen Dehnung von 2 % der Geozellen entspricht, um den Jungmodul zu ermitteln. Innerhalb eines so kleinen Verformungsbereichs kann die Geozelle als elastisch angesehen werden. Daher wurden das lineare elastische Modell und das Mohr-Coulomb-Konstitutivmodell verwendet, um das Verhalten von Geozelle und Boden (einschließlich der Füllmaterialien und des Bodenbetts unter der geozellenverstärkten Schicht) zu simulieren. Der Modul von Polypropylen wurde durch Rückrechnung in dieser numerischen Simulation aufgrund der hervorragenden Zugeigenschaft von Polypropylen zu 1 GPa bestimmt48. Die Bodeneigenschaften wurden aus den Studien von Latha und Somwanshi24 ermittelt. Spezifische Werte sind in Tabelle 1 angegeben. Darüber hinaus wurde ein Viertelanteil modelliert, um den Rechenaufwand zu reduzieren. Das viertelsymmetrische Modell hatte eine Größe von 0,45 m × 0,45 m × 0,6 m. Es wurde festgestellt, dass die Druck-Setzungs-Reaktion mit der erhöhten Anzahl von Zonen zusammenhängt. Es wurde festgestellt, dass die Änderung der Druck-Setzungs-Kurven vernachlässigbar war, wenn die Anzahl der Zonen über etwa 15.000 lag. Daher wurde letztendlich die Anzahl der Zonen auf 18.522 geschätzt, um die unverstärkten und mit Geozellen verstärkten Bodenbetten zu simulieren. Abbildung 1 zeigt die Ansicht des FLAC3D-Modells für geozellenverstärkte Böden mit Rautenmuster. Die Bodenverschiebung, die den Tankboden darstellt, wurde in alle drei Richtungen eingeschränkt, während die vier Seitengrenzen, die die Tankseiten symbolisieren, ausschließlich in der Normalenrichtung beschränkt waren und eine Verschiebung in vertikaler Richtung ermöglichten. Um die Rauheit des Fundaments zu simulieren, wurde seitlicher Widerstand auf die Rasterpunkte ausgeübt, die dem Fundamentbereich entsprechen. In der Analyse blieb die Belastungsfläche im Einklang mit dem Modelltest und es wurde eine kontrollierte Geschwindigkeitsbelastung von 1e−6 m/Schritt implementiert. Die vertikale Verschiebung wurde schrittweise erhöht, um einen vorgegebenen Wert für die Setzung des Fundaments zu erreichen.

Geometrie des FLAC3D-Modells für die Validierungsanalyse.

Abbildung 2 zeigt den Vergleich numerischer Ergebnisse und experimenteller Ergebnisse. Der Abbildung zufolge überlappen sich die vier Kurven, einschließlich experimenteller und numerischer Ergebnisse, nahezu. Was den Fall der Geozellenverstärkung betrifft, kann gefolgert werden, dass die Verwendung der tatsächlichen Geozellenform in der Simulation genau genug ist. Und die Druck-Setzungs-Reaktion im Fall von unverstärkten und mit Geozellen verstärkten Elementen kann in FLAC3D-Modellen mit oder ohne das Strukturelement, das Geozellen simuliert, erfolgreich simuliert werden. Gedela und Karpurapu3, Venkateswarlu und Hegde49 verwendeten alle auch FLAC3D, um die mit Geozellen verstärkten Bodenbetten zu simulieren.

Druck-Setzungskurven-Beziehung der Validierung und Ergebnisse.

In dieser Studie wurde das im Abschnitt „Validierung der numerischen Berechnung“ gezeigte verifizierte Modell auf das geozellenverstärkte kohäsive Bodenbettmodell erweitert. Dieser Ansatz steht im Einklang mit der von Oliaei und Kouzegaran45 verwendeten Methodik. Lediglich die wabenförmigen Geozellen und der bindige Boden wurden verändert, um die tatsächliche Technik in einem saisonal gefrorenen Gebiet in Harbin, Provinz Heilongjiang, China, zu simulieren. Der in dieser Studie verwendete bindige Boden wurde von hier entnommen. Es ist wichtig zu beachten, dass die Abmessungen des Modells, die Fundamentgröße, die Belastungsbedingungen, die Randbedingungen, das konstitutive Modell und die Parameter der Geozellen-Boden-Schnittstelle mit dem ursprünglichen Modell übereinstimmten, um eine umfassende und zuverlässige Analyse zu gewährleisten.

Wie im Abschnitt „Einführung“ beschrieben, stehen normalerweise drei Optionen zur Auswahl. In dieser Studie wurden jedoch nur Option 1 und Option 3 ausgewählt, um die Auswirkungen der Bodenauffüllung auf die verstärkte Leistung zu untersuchen und zu vergleichen. Tabelle 2 veranschaulicht die Szenarien sowohl für den unbewehrten als auch den verstärkten Fall unter Berücksichtigung verschiedener Bodenfüllungsbedingungen innerhalb der Geozellentaschen. Es ist wichtig zu betonen, dass auch das Sand-/Zuschlagstoffpolster einbezogen wurde, um den Anteil des Geozellenbeitrags an der Gesamtbewehrung zu quantifizieren.

Die grundlegenden physikalischen Eigenschaften des bindigen Bodens und die Partikelgrößenverteilung sind in Tabelle 3 bzw. Abb. 3 dargestellt. Aufgrund dieser Eigenschaften wurde der Boden als Ton mit geringer Flüssigkeitsgrenze eingestuft. Darüber hinaus wurden Bodeneigenschaften, die mehreren Frost-Tau-Zyklen ausgesetzt waren, berücksichtigt, um eine langfristige Verstärkungstechnik zu simulieren. Die Testergebnisse von Lu et al.50 zeigten, dass die Bodeneigenschaften, die dem Frost-Tau-Zyklus mit Wasserantwort ausgesetzt waren, eher der tatsächlichen Technik im saisonal gefrorenen Bodenbereich entsprachen. Daher wurden Bodenproben mit einer anfänglichen Verdichtung von 95 % und einem Wassergehalt von 20,2 % (optimaler Wassergehalt), die zehn Gefrier-Tau-Zyklen unterzogen wurden, in den nicht konsolidierten undrainierten triaxialen Kompressionstests verwendet, um den Elastizitätsmodul (anfänglicher Tangentenmodul) zu ermitteln ), Kohäsion und Reibung, die in numerischen Berechnungen verwendet werden. Die detaillierten Tests und Ergebnisse wurden in Lu et al.50, Xian et al.51 gezeigt. Die triaxialen Tests wurden unter drei verschiedenen Grenzdrücken durchgeführt: 50 kPa, 100 kPa und 150 kPa, mit einer Dehnungsrate von 0,5 %/min. Der Elastizitätsmodul wurde aus der Spannungs-Dehnungs-Kurve bestimmt, die einem Grenzdruck von 50 kPa entspricht, um die niedrigen seitlichen Druckbedingungen, die typischerweise in verstärkten Strukturen am Standort auftreten, genau widerzuspiegeln und verbesserte numerische Simulationen zu gewährleisten. Bezüglich des in dieser Studie verwendeten Sandes oder Zuschlagstoffs wurden die mechanischen Parameter auf die Studien von Hegde und Sitharam52 verwiesen. Die Erweiterung wurde in ihrer Arbeit jedoch nicht gezeigt. Daher wurde in der vorliegenden Studie der Dilatationswinkel mit 2/3 der Reibung angenommen, wie von früheren Forschern für ähnliche Studien mit FLAC3D24,53,54 vorgeschlagen. Für Geozellen wurde in dieser numerischen Studie eine wabenförmige Geozelle aus hochdichtem Polyethylen durch das Geogitterelement (linearer elastischer Stoff) simuliert. Die geozellenverstärkte Schicht unter Verwendung der folgenden Parameterkombination: \(u/B = 0,1\), \(d/B = 1,14\), \(b/B = 6,0\), \(h/B = 1,0\ ). Der Geozellenmodul wurde unter Bezugnahme auf die numerische Studie von Yang et al.44 auf 200 MPa angenommen. Detaillierte Eigenschaften der in den numerischen Simulationen verwendeten Böden und Geozellen sind in Tabelle 4 dargestellt. Das schematische Diagramm und das numerische Modell der viertelsymmetrischen Geometrie sind in den Abbildungen dargestellt. 4 bzw. 5.

Partikelgrößenverteilung von bindigem Boden50.

Schematische Darstellung der numerischen Simulation.

Geometrie des FLAC3D-Modells zur Analyse: (a) Modell der Geozellenstruktur; (b) Modell eines geozellenverstärkten kohäsiven Bodenbetts.

In diesem Abschnitt wurden die Druck-Setzungs-Kurven, der Verbesserungsfaktor der Tragfähigkeit (\(I_{f}\)), die prozentuale Verringerung der Setzung (PRS) und die Oberflächenverformung verwendet, um die Leistung der Geozellenverstärkung mit verschiedenen Materialien zu analysieren .

Abbildung 6 zeigt die Druck-Setzungs-Kurven für verschiedene verstärkte Gehäuse. Es wird beobachtet, dass die Tragfähigkeit von mit Geozellen verstärkten Betten unabhängig vom verwendeten Füllmaterial die von unverstärkten Betten übertrifft, was die Wirksamkeit der Geozellenverstärkung unterstreicht. Die Druck-Setzungs-Reaktionen der GRCS-, GRS- und GRA-Kurven zeigen, dass die Bodenfüllung von Geozellentaschen die Tragfähigkeit und die verstärkte Leistung erheblich beeinflusst. Der Fall von GRA weist die höchste Tragfähigkeit auf, der Fall von GRS ist der zweite und der Fall von GRCS ist der dritte. Die Ergebnisse unterstreichen jedoch, dass bindige Böden eine relativ geringe Verbesserung der Tragfähigkeit mit sich bringen. Hegde und Sitharam35 behaupteten, dass der indische rote Boden die Tragfähigkeit um das Zehnfache erhöhen und die Setzung um 70 % verringern könne. Die in dieser Studie beobachtete begrenzte Verbesserung der Leistung der Geozellenverstärkung kann auf den geringen Modul und die Kohäsion des Bodens zurückgeführt werden. Insbesondere die schwachen mechanischen Eigenschaften des bindigen Bodens, wie sein geringer Modul und seine geringe Kohäsion, tragen zu der relativ bescheidenen Verbesserung der Tragfähigkeit bei, die durch Geozellenverstärkung erreicht wird. Bei den SC- und AC-Fällen liegt die Tragfähigkeit des GRCS-Falls zwischen den beiden Fällen. Dies deutet darauf hin, dass ein Sand-/Gesteinskörnungspolster insbesondere unter bestimmten Bedingungen wirksamer ist als die Verwendung von Baugrund als Füllmaterial bei geozellenverstärkten Methoden. Es ist wichtig zu beachten, dass mit Geozellen verstärkter Boden eine geringere Tragfähigkeit aufweist als Zuschlagstoffpolster, wenn das Füllmaterial eine geringe Scherfestigkeit aufweist. Darüber hinaus wird beim Vergleich des GRS-Falls mit dem SC-Fall (oder des GRA-Falls mit dem AC-Fall) der Einfluss des Moduls und der Reibung des Sandes auf den Verstärkungsprozess deutlich. Es ist wichtig, die außergewöhnliche Leistung der Geozellenverstärkung nicht zu sehr zu betonen und gleichzeitig die wichtige Rolle der Wahl der Bodenfüllung zu vernachlässigen.

Druck-Setzungs-Kurven in verschiedenen Fällen.

Abbildung 7 zeigt die Konturdiagramme, die die Verteilung der vertikalen Spannungen unter dem Fundament sowohl für den unbewehrten als auch für den GRA-Fall darstellen. Diese Spannungskonturen entsprechen einer Fundamentsetzung von 40 % der Fundamentbreite (S/B). Im unbewehrten Bett ist eine gleichmäßige Verteilung der vertikalen Spannungen zu beobachten, die sich bis in eine beträchtliche Tiefe erstreckt. Allerdings werden die vertikalen Spannungen im GRA-Fall in eine geringere Tiefe übertragen als im unverstärkten Fall. Diese Übertragung kann auf die seitliche Begrenzung durch die Geozellenwände zurückgeführt werden, die die Spannungsverteilung begrenzt. Ähnliche Beobachtungen wurden auch von Hegde und Sitharam16 gemacht. Darüber hinaus behaupteten Gedela und Karpurapu20, dass sich der signifikante Druckball zwischen dem 1,5-fachen und dem 2,5-fachen der Standbreite unter der Ladefläche bzw. auf beiden Seiten erstreckt. Außerdem sind nur wenige vertikale Spannungskonturen zu erkennen, die die Unterseite des Modells erreichen, was darauf hindeutet, dass die Grenze nur geringe Auswirkungen auf die Ergebnisse hat.

Die vertikalen Spannungskonturen von unverstärkten und GRA-Fällen: (a) Fall von unverstärkt; (b) Fall von GRA.

Tafreshi und Dawson55 sowie Dash et al.13 usw. verwendeten den Tragfähigkeitsverbesserungsfaktor (\(I_{f}\)), um die Verbesserung der Tragfähigkeit durch Geozellen- oder Sand-/Zuschlagstoffkissenverstärkung zu bewerten. \(I_{f}\) ist ein nichtdimensionaler Parameter, der definiert ist als:

Dabei sind \(q_{r}\) und \(q_{0}\) die Tragfähigkeit der mit Geozellen verstärkten bzw. unbewehrten Bodenbetten in einer bestimmten Siedlung. Eine detaillierte Erklärung von \(I_{f}\) wurde von Tafreshi und Dawson55 beschrieben. In dieser Studie wurde \(\it S/B\)S/B bei 5 %, 10 %, 20 %, 25 %, 30 % und 35 % ausgewählt, um den Wert von \(I_{f}\) zu berechnen. .

Abbildung 8 veranschaulicht die Variation des Tragfähigkeitsverbesserungsfaktors (\(I_{f}\)) in Bezug auf die Fundamentsetzung. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass in Fällen mit Geozellenverstärkung die \(I_{f}\)-Werte mit zunehmender Fundamentsetzung zunehmen, was darauf hindeutet, dass das Ausmaß der Fundamentsetzung die verstärkte Leistung stark beeinflusst. Darüber hinaus wird durch den Vergleich der GRA- und AC-Fälle (oder der GRS- und SC-Fälle) die Bedeutung der Geozellenverstärkung mit zunehmender Setzung des Fundaments deutlicher. Beispielsweise erhöht sich im GRA-Fall im Vergleich zum AC-Fall der \(I_{f}\)-Wert um 41,3 %, wenn das Verhältnis von Setzung zu Fundamentbreite (S/B) 5 % beträgt, und er steigt um 175,6 %, wenn das S/B 35 % beträgt. Geozellen erhöhen die Tragfähigkeit vor allem dann, wenn ihre Wände die seitliche Verschiebung einschränken. Wenn die vertikale Setzung des Fundaments erheblich ist, neigen die Bodenfüllung und die Geozellen daher dazu, sich in seitlicher Richtung auszudehnen, was zu einer stärkeren Umfangsverformung und einer verbesserten Leistung der Geozellenverstärkung führt. Im Wesentlichen ermöglicht die mobilisierte Verformung in den Geozellenwänden wichtige Mechanismen der Geozellenverstärkung.

Variation der Faktoren zur Verbesserung der Tragfähigkeit mit der Setzung des Fundaments.

Die bei der Geozellenverstärkung verwendeten Füllmaterialien wirken sich erheblich auf die Gesamtleistung aus. Unterschiedliche Füllmaterialien können die verstärkte Leistung von Bodenbetten verändern. In Fällen, in denen kohäsionslose Bodenkissen verwendet werden (SC- und AC-Fälle), bleibt der Beitrag zum Bodenbett unabhängig von der Setzung des Fundaments konstant. Dies unterscheidet Geozellen von anderen Behandlungsmethoden. Daher ist es bei der Planung einer Geozellenverstärkung von entscheidender Bedeutung, die mechanischen Eigenschaften des gewählten Füllmaterials zu berücksichtigen.

PRS ist ein dimensionsloser Parameter, der die Leistung geozellenverstärkter Betten veranschaulicht55. PRS ist wie folgt definiert:

Dabei ist \(S_{r}\) die Setzung des mit Geozellen verstärkten Bettes bei einem gegebenen Lagerdruck, der \(S_{0}\) (der Setzung des unverstärkten Bettes) entspricht. Abbildung 9 zeigt die Variation des PRS-Werts mit der Setzung des Fundaments. Die PRS-Werte steigen nichtlinear mit zunehmender Setzung des Fundaments und bleiben tendenziell für alle Bewehrungsfälle stabil. In Bezug auf die PRS-Werte ist die verstärkte Leistung des GRCS-Falls am schwächsten, die SC- und AC-Fälle liegen im mittleren Bereich und GRA und GRS zeigen die beste verstärkte Leistung.

Variation von PRS mit Fundamentabwicklung.

Die AC- und GRA-Fälle liefern ebenfalls ähnliche PRS-Werte, was darauf hindeutet, dass allein die Verwendung eines kohäsionslosen Bodenkissens ohne Geozellenverstärkung die Setzung deutlich reduzieren kann. Diese Reaktion wird jedoch vor allem bei Siedlungen mit kleinem Fundament beobachtet. Wie im Abschnitt „Faktor zur Verbesserung der Tragfähigkeit“ erläutert, ist eine ausreichende mobilisierte Verformung in Geozellenwänden entscheidend für die Förderung des LL-Effekts. Selbst wenn die Setzung des Fundaments in diesem Abschnitt 35 % übersteigt, bleibt der entsprechende Fundamentdruck für den unverstärkten Fall bei etwa 100 kPa, was nicht ausreicht, um eine signifikante seitliche Verschiebung in Geozellen hervorzurufen. Daher trägt in diesem Szenario in erster Linie die Bodenfüllung in den Geozellentaschen und nicht die Geozellen selbst zur verstärkten Leistung bei. Darüber hinaus ist bemerkenswert, dass bei einem S/B-Verhältnis von 10 % der GRA-Fall im Vergleich zum AC-Fall um 9,8 % zunimmt, während der GRS-Fall im Vergleich zum SC-Fall eine Wachstumsrate von 30,7 % aufweist. Diese Diskrepanz legt nahe, dass die Geozelle aufgrund der schwächeren mechanischen Eigenschaften von kohäsionslosem Boden eine viel bedeutendere Rolle bei den PRS-Werten spielen kann.

Viele experimentelle Ergebnisse zeigten, dass sich die Oberfläche um den Fuß des unverstärkten Bettes anheben könnte, während die Geozellen dieses Verhalten möglicherweise eindämmen23. Der Überwachungspunkt an der Oberfläche rund um das Fundament ist in Abb. 4 dargestellt. Abbildung 10 zeigt die Variation der Oberflächenverformung mit der Setzung des Fundaments für verschiedene Fälle. Es ist zu beobachten, dass es bei den SC- und AC-Gehäusen im Vergleich zur Reaktion des unverstärkten Gehäuses zu einer deutlichen Oberflächenanhebung um den Untergrund kommt. Dies kann auf den Mangel an Kohäsion im Sand oder Zuschlagstoff zurückgeführt werden, ein kritischer Faktor, der zu einer erheblichen Hebung des Sandpolsters beiträgt. Das Vorhandensein von Geozellen verringert jedoch das Ausmaß der Hebung, wie in Abb. 11 dargestellt. Im unverstärkten Bodenbett wird eine Hebung der Oberfläche beobachtet, während das Vorhandensein von Geozellen in den GRCS- und GRA-Fällen dazu beiträgt, die Hebung der Oberfläche einzudämmen. Interessanterweise kann im Fall von GRS die natürliche Beschaffenheit des Sandes selbst, der anfälliger für Oberflächenauftrieb ist, zu der im Vergleich zu den unverstärkten Fällen beobachteten stärkeren Auftriebsbewegung beitragen. Darüber hinaus spielen auch die geringeren mechanischen Eigenschaften von Sand als Zuschlagstoffe eine wichtige Rolle. Darüber hinaus kann eine geringere Verdichtung bei geozellverstärkten Fällen mit kohäsionslosen Böden als Füllmaterial auch zu Oberflächenauftrieben führen.

Variation der Oberflächensetzung mit der Fundamentsetzung.

Die detaillierte Variation der Oberflächensetzung mit der Fundamentsetzung.

Die parametrische Studie untersucht den Einfluss der mechanischen Eigenschaften von Bodenfüllungen auf die Leistung von geozellverstärkten bindigen Bodenbetten. Das im Abschnitt „Numerische Analyse geozellverstärkter bindiger Bodenbetten“ vorgestellte berechnete Modell war das Basismodell für die nachfolgenden parametrischen Studien. Nur ein Parameter wurde als Variable betrachtet, während die anderen die Konstanten waren. Dabei wurde die Auswirkung des einen Parameters auf die verstärkte Leistung im Hinblick auf die \(I_{f}\)- und PRS-Werte von \(S/B = 10\) untersucht. %\). Da Sand und Zuschlagstoffe zum kohäsionslosen Boden gehören, wurde in diesem Abschnitt nur der Sand (Sandpolster und Sand als Füllmaterial) ausgewählt. Das spezifische Schema der Parameterstudie ist in Tabelle 5 dargestellt. Basierend auf der Untersuchung der Auswirkung des Moduls und der Kohäsion des Grundbodens (bindiger Boden) auf die verstärkte Leistung wird die Eignung des Grundbodens (bindiger Boden) als Füllmaterial diskutiert. Aus der Untersuchung des Einflusses des Sandmoduls und der Reibung auf die verstärkte Leistung kann außerdem geschlossen werden, welcher (Sand oder Geozelle) der Hauptfaktor ist, der die verstärkte Leistung beeinflusst.

In der vorliegenden Studie änderte sich der Modul der bindigen Bodenfüllung mit den Baugrundböden, wobei simuliert wurde, dass derselbe lokale Baugrund zum Füllen der Geozellentaschen verwendet wurde. Darüber hinaus wurden die \(I_{f}\)- und PRS-Werte basierend auf dem unverstärkten Fall bestimmt, in dem sich der Modul, wie in Tabelle 5 gezeigt, anstelle des Moduls des Basismodells änderte. Der Modul des Baugrunds wurde auf 0,5 MPa, 1 MPa, 2 MPa, 3 MPa und 4 MPa variiert. Die Abbildungen 12 und 13 zeigen Variationen von \({\text{I}}_{f}\) und PRS mit dem Fundamentbodenmodul. In Abb. 12 steigen die \({\text{I}}_{f}\)-Werte leicht an, bleiben sogar fast horizontal, mit der Zunahme des Fundamentbodenmoduls, unabhängig von den Füllmaterialien. Im SC-Fall nimmt er jedoch offensichtlich ab und bleibt mit der Änderung des Moduls tendenziell stabil. Durch die Erhöhung des Baugrundmoduls wird der Unterschied zwischen Baugrund und Sandpolster allmählich kleiner, was zu einer Abnahme von \({\text{I}}_{f}\) führt. In Abb. 13 stimmen die numerischen Ergebnisse für PRS mit der oben genannten Beschreibung überein. Die PRS-Werte bleiben für den SC-Fall nahezu konstant, während die Werte für GRCS- und GRS-Fälle allmählich ansteigen. Außerdem ist das Wachstum des GRCS-Falls größer als das des GRS-Falls, da der Fundamentbodenmodul zunimmt. Kombiniert mit Abb. 12 und 13 trägt die Verwendung der Fundamentböden als Füllmaterialien für das geozellenverstärkte bindige Bodenbett nur wenig zur Tragfähigkeit bei, trägt jedoch dazu bei, die Setzung des Fundaments zu verringern.

Variation von \({\text{I}}_{f}\) mit dem Modul des Baugrunds.

Variation von PRS mit dem Modul des Baugrunds.

Die Abbildungen 14 und 15 zeigen die Variation von \({\text{I}}_{f}\) bzw. PRS mit der Baugrundkohäsion. In dieser numerischen Studie wurde die Grenzflächenkohäsion der Geozelle mit der Kohäsion des Baugrunds für den GRCS-Fall verändert. In Abb. 14 und 15, \({\text{I}}_{f}\) und PRS-Werte von SC- und GRS-Fällen nehmen parallel mit der Zunahme des Grundbodenmoduls ab, was darauf hindeutet, dass die geozellenverstärkte Schicht und das Sandkissen kaum Vorteile bringen hochtragfähiges Fundament oder Untergrund. Die Erhöhung der Kohäsion des Baugrunds trägt zur Erhöhung der Tragfähigkeit bei, was dazu führt, dass die \({\text{I}}_{f}\)- und PRS-Werte sinken, da die mechanischen Eigenschaften von Geozelle und Sand gleich bleiben. Im Fall von GRCS nehmen die Werte leicht ab und bleiben nahezu linear, was darauf hindeutet, dass sich die Bodenkohäsion gegenüber den durch Geozellen verstärkten bindigen Bodenbetten kaum verbessert hat. Es ist zu beachten, dass für drei Punkte in Abb. 14 der Wert von \({\text{I}}_{f}\) des SC-Falls kleiner als Null ist, was zeigt, dass das Sandkissen zur Behandlung der Bodenbetten verwendet wird ist bei bindigen Bodenbetten mit hoher Tragfähigkeit nicht erforderlich. Deshalb gibt es in Abb. 15 keinen kontinuierlichen Verlauf des PRS-Wertes für den SC-Fall.

Variation von \({\text{I}}_{f}\) mit der Kohäsion des Baugrunds.

Variation von PRS mit der Kohäsion des Baugrunds.

Die Abbildungen 12, 13, 14, 15 zeigen, dass Baugrundböden als Füllmaterialien genutzt werden können. Dieser Ansatz führt jedoch zu einer begrenzten Verbesserung der Tragfähigkeit und verringert gleichzeitig die Setzung des Fundaments. Daher ist im Falle von GRCS das am besten geeignete Füllmaterial bindiger Boden mit einem höheren Modul und einer geringeren Kohäsion. Darüber hinaus ist es möglich, dass bindiger Boden im Vergleich zu nichtbindigem Boden nicht die optimale Wahl für das Füllmaterial ist.

In diesem Abschnitt wird der Einfluss verschiedener Sandmoduli auf die verstärkte Leistung erörtert. Der GRCS-Fall wird nicht in die Analyse einbezogen, da die mechanischen Eigenschaften des Baugrunds unverändert bleiben. Die Abbildungen 16 und 17 zeigen die Variationen von \({\text{I}}_{f}\) bzw. PRS in Bezug auf den Sandmodul. Im SC-Fall liegen die Werte von \({\text{I}}_{f}\) zwischen 1,2 und 1,6, was darauf hindeutet, dass der Modul des Sandkissens nur einen minimalen Einfluss auf die Tragfähigkeit hat. Es ist jedoch anzumerken, dass das Sandpolster auf dem Fundament die Fundamentsetzung effektiv reduziert, ohne die Tragfähigkeit wesentlich zu verbessern, wie in Abb. 17 dargestellt. Im Gegensatz dazu sind für den GRS-Fall beide \({\text{I}} _{f}\) und PRS zeigen ein ähnliches Muster eines nichtlinearen Anstiegs, gefolgt von einer Stabilisierung mit zunehmendem Sandmodul. Ein höherer Füllsandmodul trägt zu einer verbesserten Tragfähigkeit und einer geringeren Setzung des Fundaments bei.

Variation von \({\text{I}}_{f}\) mit dem Modul von Sand.

Variation von PRS mit dem Sandmodul.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Erhöhung des Sandmoduls die Leistung behandelter kohäsiver Schichten im SC- oder GRS-Fall verbessert. Um die Rolle von Sanden selbst und Geozellen zu unterscheiden, sollte daher der prozentuale Beitrag jedes einzelnen berechnet werden. Wenn der Sandmodul beispielsweise 5 MPa beträgt, beträgt \({\text{I}}_{f}\) für die SC- und GRS-Fälle 1,20 und 2,33. Der Wert (1,2–1,0)/(2,33–1,0) = 15,0 % stellt den Beitrag von Füllmaterialien (Sand) zur Geozellenverstärkung für den GRS-Fall dar. Außerdem beträgt der Beitrag der Geozellen 1–15,0 % = 85,0 %. Diese Methode stellt den detaillierten Prozentsatz in den Tabellen 6 und 7 dar. Es ist zu beobachten, dass der Beitrag der Geozellen mit zunehmendem Sandmodul abnimmt. Dies weist darauf hin, dass ein höherer Sandmodul die verstärkte Leistung verbessern kann, jedoch die Wirksamkeit von Geozellen schwächt. Durch die Integration der Informationen aus Abb. 16 und 17 lässt sich schlussfolgern, dass ein Sandmodul von 20 MPa die optimale Wahl ist.

Die Abbildungen 18 und 19 zeigen jeweils die Variationen von \({\text{I}}_{f}\) und PRS mit Sandreibung. Abbildung 18 zeigt, dass drei Punkte in den \({\text{I}}_{f}\)-Werten unter 1 liegen, was darauf hinweist, dass die angewandte Behandlung die Leistung der Bodenbetten nicht verbessert. Folglich fehlen auch in Abb. 19 drei Punkte. Daraus lässt sich schließen, dass eine größere Sandreibung die Tragfähigkeit linear verbessern und die Setzung des Fundaments nichtlinear verringern kann. Im GRS-Fall stabilisiert sich hinsichtlich der PRS-Werte der Setzungsvorteil allmählich, wenn die Sandreibung 40° überschreitet. Unter Verwendung der im Abschnitt „Auswirkung des Sandmoduls“ beschriebenen Methodik werden die Beiträge von Sand und Geozellen zur Bewehrung separat berechnet und detaillierte Ergebnisse werden in den Tabellen 8 und 9 dargestellt. Insbesondere spielt Sand eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Tragfähigkeit und der Reduzierung von Setzungen zur Geozellenverstärkung. Im Gegensatz dazu leisten Geozellen nur einen minimalen Beitrag zur Setzungsreduzierung, wie in Tabelle 9 dargestellt. Im Allgemeinen kann die verstärkte Leistung durch Erhöhen der Sandreibung sowohl im GRS- als auch im SC-Fall verbessert werden. Mit zunehmender Sandreibung nimmt der Beitrag des Sandes jedoch zu. In dieser Studie kann ein Sandreibungswert von 40° als optimale Wahl für Füllmaterialien angesehen werden, da er eine gut verstärkte Leistung gewährleistet und den Beitrag von Geozellen fördert.

Variation von \({\text{I}}_{f}\) mit der Reibung von Sand.

Variation von PRS mit der Reibung von Sand.

In diesem Artikel wird eine Reihe numerischer Berechnungen vorgestellt, um die Leistung von geozellenverstärkten bindigen Bodenbetten mit unterschiedlichen Füllmaterialien zu untersuchen. Der in der Simulation verwendete bindige Boden wurde einem saisonal gefrorenen Bodengebiet in China entnommen. Es wurden einige Labortests durchgeführt, um einige physikalische und mechanische Bodenparameter zu ermitteln, die zur Berücksichtigung des langfristigen Betriebszustands von Untergründen simuliert werden können. Zunächst wurde ein von Latha und Somwanshi24 durchgeführter Modelltest ausgewählt, um die Eignung für FLAC3D anhand des Strukturelements zu validieren. Anschließend wurde das verifizierte Modell auf die geozellenverstärkten kohäsiven Bodenbettmodelle erweitert. Es wurden drei Fälle analysiert (d. h. Geozellenverstärkung mit Baugrund als Füllmaterial, Geozellenverstärkung mit Sand/Gesteinskörnung als Füllmaterial und Sand/Gesteinskörnungspolster). Darüber hinaus wurden parametrische Studien verwendet, um den Einfluss bodenmechanischer Eigenschaften auf die geozellenverstärkte Leistung zu analysieren. Anhand der numerischen Ergebnisse können die folgenden Schlussfolgerungen gezogen werden.

Fünf verstärkte und unverstärkte Fälle wurden analysiert, um die Leistung der Geozellenverstärkung unter Berücksichtigung verschiedener Füllmaterialien zu untersuchen. Die numerischen Tragfähigkeitsergebnisse deuten darauf hin, dass geozellverstärkte bindige Schichten mit nicht bindigem Boden als Material der Verstärkung mit Ausfachung bindiger lokaler Böden (Gründungsboden) überlegen sind. Die mechanischen Eigenschaften der Bodenfüllung sind die entscheidenden Faktoren, die die verstärkte Leistung beeinflussen. Darüber hinaus lässt sich beim Vergleich des Sand-/Zuschlagstoffpolsters feststellen, dass die überlegene Geozellenverstärkung nicht überbewertet werden sollte und die Eigenschaften der Bodenfüllung nicht vernachlässigt werden sollten.

Geozellen können die Tragfähigkeit bindiger Bodenbetten mit Sand oder Zuschlagstoffen als Füllmaterial verbessern. Bei Verwendung des Baugrundes (bindiger Boden) als Verfüllmaterial tragen die Geozellen jedoch nur wenig zur Tragfähigkeit bei. Darüber hinaus erhöht sich der \({\text{I}}_{f}\)-Wert des GRA-Falls basierend auf dem AC-Fall um 41,3 %, wobei der \(S{/}B\) ebenfalls 5 % beträgt Der Wert erhöht sich um 175,6 %, wobei \(S{/}B\) 35 % entspricht. Daher profitieren Geozellen von einer höheren Tragfähigkeit, wenn die Geozellenwände stark in seitlicher Richtung mobilisiert werden.

Auch wenn Geozellen die Tragfähigkeit bei der Verwendung von Baugrundböden als Füllmaterial möglicherweise nicht wesentlich verbessern, können sie dennoch dazu beitragen, die Setzung des Fundaments zu verringern, wie Änderungen der PRS-Werte zeigen. Im GRA-Fall steigt der PRS-Wert im Vergleich zum AC-Fall um 9,8 % bei einem Verstärkungsverhältnis (\(S{/}B\)) von 10 %. Umgekehrt weist der GRS-Fall eine viel höhere Wachstumsrate von 30,7 % des PRS-Werts auf als der SC-Fall. Daraus kann gefolgert werden, dass die Geozelle aufgrund der schwächeren mechanischen Eigenschaften von kohäsionslosem Boden eine wichtigere Rolle bei der Verringerung der Setzung des Fundaments spielt und somit zu dem größeren Zuwachs beiträgt, der im GRS-Fall im Vergleich zum GRA-Fall beobachtet wurde.

Verschiedene mechanische Parameter beeinflussen die geozellenverstärkte Leistung. Im Fall von GRCS wird eine bessere Leistung bei höherem Bodenmodul und geringerer Kohäsion beobachtet. Für den GRS-Fall werden optimale Ergebnisse mit einem Sandmodul von 20 MPa und einem Reibungswinkel von 40° erzielt. Diese Parameter tragen zu einer verbesserten Bewehrungsleistung bei und maximieren die Wirksamkeit von Geozellen.

Diese Studie kann dem Planer einen Hinweis geben, wie er ein optimales Material zum Füllen der über dem kohäsiven Bett liegenden Geozellen auswählen kann, und dem Forscher den Mechanismus des Einflusses von Füllmaterialien auf die verstärkte Leistung verständlich machen. Die entsprechenden Ergebnisse wurden jedoch nicht durch die experimentellen Ergebnisse validiert. Die folgenden Studien sollten sich auf die Verwendung der Modelltests zur Validierung konzentrieren.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim jeweiligen Autor erhältlich.

Breite des Fundaments (m)

Breite der Geocell-Matratze

Zusammenhalt des Aggregats (kPa)

Kohäsion bindiger Böden (kPa)

Schnittstellenkohäsion (kPa)

Kohäsion von Sand (kPa)

Äquivalenter Taschendurchmesser (m)

Geozellenhöhe (m)

Grenzflächenschubmodul (MPa/m)

Elastizitätsmodul des Aggregats (MPa)

Jungmodul des bindigen Bodens (MPa)

Young-Modul der Geozelle (MPa)

Elastizitätsmodul von Sand (MPa)

Setzung des Fundaments (m)

Dicke der Geozelle (mm)

Platzierungstiefe der Geozellenschicht (m)

Oberflächensetzung und Hebung (mm)

Poissonzahl (dimensionslos)

Dichte (kg/m3)

Scherwiderstandswinkel der Gesteinskörnung (°)

Scherwiderstandswinkel bindiger Böden (°)

Grenzflächenreibungswinkel (°)

Scherwiderstandswinkel von Sand (°)

Dilatationswinkel des Aggregats (°)

Dilatationswinkel von Sand (°)

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Referenzen herunterladen

Die in diesem Artikel beschriebene Forschung wurde von der National Natural Science Foundation of China (Nr. 42077262, 42077261 und 41972294), dem Sichuan Transportation Science and Technology Project (Nr. KJFZ-2022Y-022) und der Annual Transportation Industry 2022 finanziell unterstützt Wissenschafts- und Technologieprojekt (Nr. 2022-ZD-017 und 2022-ZD-018) und Forschungsfondsprojekt des Xinjiang Transportation Planning Survey and Design Institute Co., Ltd. (Nr. KY2022042504 und KY2022042501).

Staatliches Schlüssellabor für Geomechanik und Geotechnik, Institut für Fels- und Bodenmechanik, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Wuhan, 430071, China

Yang Zhao, Zheng Lu und Hailin Yao

Hubei Key Laboratory of Geo-Environmental Engineering, Wuhan, 430071, China

Zheng Lu

Xinjiang Transportation Planning Survey and Design Institute Co., Ltd, Urumqi, 830006, China

Jie Liu

CCCC Second Highway Consultants Co., Ltd., Wuhan, 430056, China

Jingbo Zhang

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YZ schlug die Methodik vor, führte die numerischen Simulationen durch und verfasste das Manuskript unter der Anleitung von ZL und JLJZ, und HY sorgte für die Vorliteraturrecherche und die Sprachbearbeitung.

Korrespondenz mit Zheng Lu oder Jie Liu.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Zhao, Y., Lu, Z., Liu, J. et al. Einfluss unterschiedlicher Füllmaterialien auf die Leistung von geozellverstärkten bindigen Bodenbetten. Sci Rep 13, 12330 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-39580-x

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Eingegangen: 08. März 2023

Angenommen: 27. Juli 2023

Veröffentlicht: 30. Juli 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-39580-x

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