지오셀의 성능에 대한 다양한 충전재의 영향

Jul 26, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12330(2023) 이 기사 인용

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이 논문은 다양한 충전재에 초점을 맞춘 지오셀 강화 응집성 토양층의 수치적 및 매개변수적 연구에 대한 포괄적인 연구를 제시합니다. 수치 계산은 FLAC3D 소프트웨어를 사용하여 모델 테스트 결과와 비교하여 검증되었습니다. 이후 검증된 모델은 지오셀로 강화된 응집성 토양층으로 확장되었습니다. 압력 침하 반응, 지지력 향상 계수, 침하 감소율, 표면 변형 등의 강화 성능을 조사하기 위해 6가지 경우에 대한 시뮬레이션을 수행했습니다. 수치적 발견은 우수한 지오셀 강화의 중요성이 토양 충전재의 기계적 특성에 대한 고려를 압도해서는 안 된다는 점을 강조합니다. 충전재로 점착성 토양의 경우, 지오셀 강화 성능의 저조한 개선은 낮은 모듈러스 및 응집력에 기인할 수 있습니다. 파라메트릭 연구에 따르면 충전재가 모듈러스가 높고 응집력이 낮은 기초 토양으로 구성된 경우 지오셀이 강화 성능에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 또한, 이 수치 연구에 따르면 계수가 20MPa이고 마찰이 40°인 비점착성 토양은 응집성 토양층을 강화하기 위한 주머니의 최적 충전 토양입니다.

지오셀은 접을 수 있는 벌집 모양의 기하학적 구조를 가지고 있어 3차원 측면 제한(LL) 시스템으로 인해 토양의 겉보기 응집력을 향상시킬 수 있습니다. 지오셀 구조의 포켓은 세분화된 재료로 채워진 다음 압축되어 강화된 복합 레이어를 만듭니다. 뛰어난 강화 성능과 경제성으로 인해 지오셀은 지반공학1,2,3,4,5,6,7,8에 널리 적용되었습니다. 지오셀은 수직 벽을 통해 LL을 제공하여 마찰을 유지하면서 토양 응집력을 증가시킵니다. 지오셀이 제공하는 LL 효과 외에도 정적 하중 하에서 수직 응력 분산과 멤브레인 메커니즘이라는 두 가지 다른 강화 효과가 관찰됩니다. 또한 지오셀은 진동을 격리하고 동적 하중 하에서 동적 응력을 줄일 수 있습니다9,10,11,12.

모델 플레이트 하중 테스트는 지오셀 강화 토양층의 지지력을 평가하는 데 널리 사용됩니다. Dash et al.13,14은 압력 침강 곡선, 지지력 개선 요인 및 표면 침강/허리와 관련하여 지오셀 강화 모래에 지지된 스트립 기초의 지지력 향상을 연구하기 위해 실험실 모델 테스트를 수행했습니다. 지오셀 크기 및 모듈러스, 지오셀 매트리스의 깊이, 모래의 상대 밀도를 포함한 일부 매개변수를 분석함으로써 저자는 지오셀 매트리스의 상단이 발판 폭의 0.1배 깊이에 있어야 다음을 얻을 수 있다고 주장했습니다. 최대 강화 성능. 이 연구에 이어 Ujjawal et al.11, Hegde 및 Sitharam15, Hegde 및 Sitharam16, Hegde 및 Sitharam17, Hegde 및 Sitharam18, Venkateswarlu et al.19의 후속 연구는 모두 강화 토양층의 거동을 연구하기 위해 지오셀 매트리스의 매립 깊이를 채택했습니다. 모델 또는 현장 테스트를 기반으로 합니다. 역사적으로 연구자들은 주로 지오셀 강화 침대의 지지력 향상, 지오셀 매트리스의 하중 분산 및 진동 차단11,12에 중점을 두었습니다. 이러한 연구 결과는 지반 공학 및 지반 공학에 지오셀을 적용하는 데 큰 영향을 미쳤습니다. 더욱이, 수치 기술과 관련하여, 지오셀 강화 토양층의 거동을 연구하는 것이 많은 연구자들에 의해 받아들여졌습니다. Ujjawal et al.11, Hegde 및 Sitharam23, Latha 및 Somwanshi24는 지오셀-토양 복합층을 시뮬레이션하기 위해 등가 복합 접근법(ECA)을 사용했습니다. 그러나 모델링 기술이 발전함에 따라 실제 3D 모델을 사용하여 지오셀-토양 상호 작용을 시뮬레이션하는 것이 더욱 두드러졌습니다. Han et al.25과 Latha 및 Somwanshi24는 지오셀 모양을 시뮬레이션하기 위해 다이아몬드 패턴을 채택했습니다. 또한 Leshchinsky와 Ling26, Biabani et al.27, Ngo et al.28, Siabil et al.29는 정사각형과 육각형 패턴을 사용하여 계산했습니다. 벌집 모양(실제 모양)도 최근에 채택되었습니다17,19,30. 전반적으로, 수치 모델에서 지오셀의 실제 모양을 사용하면 압력 침강 반응 및 표면 침하/상승을 포함하여 지오셀로 강화된 토양층의 거동을 정확하게 나타낼 수 있습니다. 수치 소프트웨어를 사용하면 매개변수를 조정하여 다양한 사례를 효율적으로 계산할 수 있으며, 변위 및 응력 윤곽을 통해 강화된 메커니즘과 응력 분포를 직접 시각화할 수 있습니다.