Bearing capacity of pile foundations in cold region is dominated by adfreeze bond strength between surrounding soil and pile perimeter. It denotes that adfreeze bond strength is the most important design parameter for foundations in cold region. Adfreeze bond strength is affected by various factors like 'soil type', 'frozen temperature', 'normal stress acting on soil/pile interface', 'loading rate', 'roughness of pile surface', etc. Several methods have already been proposed to estimate adfreeze bond strength during past 50 years. However, most methods have not considered the effect of normal stress for adfreeze bond strength. In this study, both freezing temperature and normal stress have been controlled as primary factors affecting adfreeze bond strength. A direct shear box was used to measure adfreeze bond strength between sand and aluminum under different temperature conditions. Based on the test results, the relation between shear strength of frozen sand and adfreeze bond strength have been investigated. The test results showed that both of shear strength and adfreeze bond strength tend to increase with decreasing frozen temperature or increasing confining pressure. The ratio of shear strength and adfreeze bond strength, expressed as $r_s$, decreased initially frozen section but increased at much lower frozen temperature and there were uniform intervals under the different normal stress conditions. A method for predicting adfreeze bond strength using $r_s$ has finally been proposed in this study.
Bearing capacity of pile foundations in cold region is dominated by adfreeze bond strength between surrounding soil and pile perimeter. Adfreeze bond strength is considered to be the most important design parameter for foundations in cold region. Many studies in last 50 years have been conducted to analyze characteristics of adfreeze bond strength. However, most studies have been performed under constant temperature and normal stress conditions in order to analyze affecting factors like soil type, pile material, loading speed, etc. In this study, both freezing temperature and normal stress acting on pile surface were considered to be primary factors affecting adfreeze bond strength, while other factors such as soil type, pile material and loading speed were predefined. Direct shear box was used to measure adfreeze bond strength between Joomoonjin sand and aluminium because it is easy to work for various roughness. Test was performed with temperatures of > $0^{\circ}C$, $-1^{\circ}C$, $-2^{\circ}C$, $-5^{\circ}C$, and $-10^{\circ}C$ and vertical confining pressures of 1atm, 2atm, and 3atm. Based on the test results, the effects of temperature and vertical stress on adfreeze bond strength were analyzed. The test results showed that adfreeze bond strength increases with decreased temperature and increased vertical stress. It was also noted that two types of distinct sections exist, owing to the rate of increase of adfreeze bond strength along the change of freezing temperature: 1)rapidly increasing section and 2)gradually decreasing section. In addition, the results showed that a main factor affecting adfreeze bond strength switches from friction angle to adhesion as freezing temperature decreases.
Adfreeze bond strength is a primary design parameter, which determines bearing capacity of pile foundation in frozen ground. It is reported that adfreeze bond strength is influenced by various affecting factors like freezing temperature, confining pressure, characteristics of pile surface, soil type, etc. However, several limited researches have been performed to obtain adfreeze bond strength, for past studies considered only few affecting factors such as freezing temperature and type of pile structures. Therefore, there exists a limitation of estimating the design parameter of pile foundation with various factors in frozen ground. In this study, artificial neural network algorithm was involved to predict adfreeze bond strength with various affecting factors. From past five studies, 137 data for various experimental conditions were collected. It was divided by 100 training data and 37 testing data in random manner. Based on the analysis result, it was found that it is necessary to consider various affecting factors for the prediction of adfreeze bond strength and the prediction with artificial neural network algorithm provides enough reliability. In addition, the result of parametric study showed that temperature and pile type are primary affecting factors for adfreeze bond strength. And it was also shown that vertical stress influences only certain temperature zone, and various soil types and loading speeds might cause the change of evolution trend for adfreeze bond strength.
Recently, engineering problems such as long-term settlement, differential settlement, and the resultant structural damage, have been frequently reported at construction sites. Use of Sand Compaction Piles(SCP) and Granular Compaction Piles(GCP) are good at remedying existing problems, improving bearing capacity and promoting consolidation. However, such compaction piles have the potential for clogging, which would limit their usability. Investigations into the potential for clogging in SCP, GCP, and GCP mixed with sand has not been thoroughly conducted and is the objective of this current study. Large scale direct shear tests were performed on sections of SCP, GCP, and sand mixed GCP to evaluate bearing capacity. Discrete Element Method analyses were conducted with PFC3D and Finite Element Analyses were conducted with MIDAS GTS to propose an algorithm to help reduce clogging in the granular compaction piles. Results from the large scale direct shear test and multiple simulations suggest a 70% gravel and 30% sand mixing ratio to be optimal for bearing capacity and reducing clogging.
Seo, Mi Jeong;Park, Jong-Bae;Park, Min-Chul;Lee, Jong-Sub
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.36
no.7
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pp.15-28
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2020
As the skin friction of an embedded pile is produced by the cement paste injected into the borehole, the skin friction cannot be evaluated by the end of initial driving test, which is conducted before the cement paste is cured. In addition, the total resistance of an embedded pile may not be properly evaluated during the restrike test if the base resistance is not fully mobilized because of the insufficient driven energy. The objective of this study is to suggest a new load-settlement curve of embedded piles by combining the results of the end of initial driving and restrike tests. Test piles are installed at fields by using the embedded pile method, and the results of the dynamic pile tests are analyzed using CAse Pile Wave Analysis Program (CAPWAP) after the end of initial driving and restrike tests are conducted. A new load transfer curve, which combines the behaviors of the pile base at the end of initial driving and of the pile shaft at the restrike, is suggested, and a new load-settlement curve is obtained. Subsequently, the resistances of the test piles are evaluated using the combined load-settlement curve, and compared with the results from the end of initial driving and restrike tests. The results showed that the resistances, which are evaluated using the combined load-settlement curve, may overcome the underestimation of the resistance because of the insufficient driven energy. In addition, the resistance resulted from the combined load-settlement curve may be more similar to that from the static load test because the suggested load transfer curve is closer to the behavior of the embedded pile compared to the results of end of initial driving and restrike tests. Therefore, this study demonstrates that the combined load-settlement curve may be effectively used for the evaluation of the bearing capacity of embedded piles.
In this study, we investigated the reinforcing effects of waveform micropiles in a stratigraphic setting comprising buried soil, weathered soil, and weathered rock. We conducted a series of field load tests and determined that waveform micropiles exhibited sufficient bearing capacity through frictional resistance in the soil layer and demonstrated favorable constructability in conditions with deep bedrock layers. Moreover, the vertical stiffness of waveform micropiles was approximately 2.2 times higher than that of conventional micropiles when subjected to the same design load. Pile group load tests comprising conventional and waveform micropiles showed that micropiles with higher stiffness carried a greater proportion of the load. Although there was no significant difference in the bearing capacity between conventional and waveform micropiles under the same design load, waveform micropiles with higher stiffness showed a load-carrying capacity 1.7 to 3.2 times greater than that of conventional micropiles. These findings suggest that waveform micropiles can be effectively used for foundation reinforcement and reduce the risk of foundation failure when increased loads due to modifications such as expansion remodeling are expected.
This study was carried out for the purpose of comparing in reference to sand drain in the next three different cases. First, The case of drain material (sand pile) has some rigidity during embankment and consolidation. Second, In usual case of no rigidity as a paper drain without permeability during embankment and consolidation Third, Check up clay behavior when above the two cases carried out respectively. This FEM analysis is consisted with Biot's consolidation equation when it is used for Christian Boehmer's numerical technique. The main results are obtained from above the Analysis When sand drain has some rigidity, the lateral and vertical deformation of clay foundation is restrained considerable amount and .exhibited bearing capacity of load as a pile According to the foundation in drained condition and untrained condition, the results are much variable in this analysis method. Also, The behaviors of stress path and pore water pressure met our expectation during , consolidation. This analysis should be considered to put into use of sand drain and design in future.
Park, Sis-Am;Cho, Sung-Han;Yoo, Chung-Sik;Lee, Dae-Young
Journal of the Korean Geosynthetics Society
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v.5
no.1
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pp.15-23
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2006
Sand Compaction Pile and Stone Column method have been used in widely during several decades as a technique to reinforce soft soils and increasing ultimate bearing capacity, accelerate consolidation settlement of the foundation ground. Stone column method, making a compaction pile using crushed stone, is a soft ground improvement method. However, stone column method is difficult to apply to the ground which is not mobilized enough lateral confine pressure because no bulging failure resistance. Hence, in present study, development the geogrid reinforced stone column system for settlement reduction and wide range of application of stone columns. To develop this system, triaxial compression tests were conducted for evaluation which is about behavior characteristics of stone column on replacement rate and confine pressure. Then, 3-dimensional numerical analysis were evaluated for application of the GRSC (geogrid reinforced stone column) system as evaluate behavior characteristics and settlement reduction effect of stone column reinforced by geogrid on types and reinforcing depth change of geogrid.
Sand compaction pile (SCP) is one of the ground improvement techniques which are being used for not only accelerating consolidation but also increasing bearing capacity of loose sands or soft clay grounds. In this study, laboratory model tests and 3-D finite element analyses were performed to investigate the interaction between sand compaction piles and surrounding soft soils. Based on the results obtained, as the area replacement ratio increases, the stress concentration ratio increases at the pile point, the settlement decreases, and the relative displacement between column and soil also decreases. It is also found that numerical study is illustrated by good comparison with model test results, and the numerical analysis revealed slip effects which could not be specifically identified in the model tests.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.24
no.6
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pp.85-91
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2020
The necessity for ground reinforcement of structures has been increasing in South Korea because buildings have encountered constructional problems such as inclined structures and collapses caused by earthquakes or differential settlement of the foundations. With regard to a ground reinforcement method, an increasing number of high-strength concrete piles have been used based on their advantages, including a wide range of penetration depth and a high load-bearing capacity. However, problems such as the destruction of a pile head during on-site placement work can occur when the pile has insufficient strength. For this reason, the strength of such piles should be managed more thoroughly. Thus, this study analyzed the strength properties of high-strength concrete piles using blast furnace slag (BFS) powder as a cement replacement, which was generated as an industrial byproduct. The analysis results indicated that the compression strength of the concrete piles increased when 10% to 20% of the cement was replaced with ground granulated blast-furnace slag (GGBS). In addition, the compression strength of the concrete piles was calculated to be 80.6 MPa when 20% of the cement was replaced with GGBS, which was greater by 5% than that of an ordinary Portland cement (OPC) specimen.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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