Transportation Geotechnics ( IF 5.3 ) Pub Date : 2021-07-12 , DOI: 10.1016/j.trgeo.2021.100623 Chana Phutthananon 1 , Pornkasem Jongpradist 1 , Daniel Dias 2 , Pitthaya Jamsawang 3
The T-shaped deep cement mixing (TDM) pile is a technique newly used to support embankments built on soft clays. However, comprehensive studies considering the cost effectiveness have not yet been performed, and the TDM pile bending moment behavior under embankment loading is not fully understood. Hence, this paper aims to evaluate the performance of a TDM pile-supported embankment (TPSE) over soft foundation subsoils using 3D numerical modeling based on a case history of a conventional deep cement mixing (DCM) pile-supported embankment (DPSE). The performances of pile-embankment systems are investigated and discussed through several parameters, including the embankment center settlement, lateral movement at embankment toe, deflection and bending moment of the pile at the embankment shoulder, and embankment stability. First, to capture the thickness effect of the uppermost fill material layer, numerical analyses with different fill material thicknesses are examined. Subsequently, extensive parametric studies of TPSE are carried out to assess the TDM pile cap size and length influences. The results of the parametric studies are analyzed and compared to those obtained from DPSE systems with equivalent embankment loading and volume between the TDM and DCM piles. Finally, a preliminary guideline for evaluating the overall improvement performance of TPSE is proposed to determine the best TDM pile cap size for each pile length in comparison with the DPSE case. Some guidelines are also defined, and small TDM piles with thicker caps are suggested to improve pile-embankment systems.
中文翻译:
TDM桩承式路堤变形性能及破坏机理的数值研究
T型水泥深拌(TDM)桩是一种新近用于软粘土土堤支护的技术。然而,尚未进行考虑成本效益的综合研究,并且尚未完全了解路堤荷载下的 TDM 桩弯矩行为。因此,本文旨在基于传统深层水泥搅拌 (DCM) 桩支撑路堤 (DPSE) 的案例历史,使用 3D 数值建模来评估 TDM 桩支撑路堤 (TPSE) 在软地基底土上的性能。通过路堤中心沉降、路堤趾侧向位移、路堤肩部桩身挠度和弯矩、路堤稳定性等几个参数,对桩-路堤系统的性能进行了研究和讨论。第一的,为了捕捉最上层填充材料层的厚度效应,检查了不同填充材料厚度的数值分析。随后,对 TPSE 进行了广泛的参数研究,以评估 TDM 桩帽尺寸和长度的影响。对参数研究的结果进行了分析,并与从 DPSE 系统获得的结果进行了比较,其中 TDM 和 DCM 桩之间具有等效的路堤载荷和体积。最后,提出了评估 TPSE 整体改进性能的初步指南,以确定与 DPSE 情况相比,每个桩长的最佳 TDM 桩帽尺寸。还定义了一些指导方针,并建议使用较厚帽盖的小型 TDM 桩来改进桩-路堤系统。检查了不同填充材料厚度的数值分析。随后,对 TPSE 进行了广泛的参数研究,以评估 TDM 桩帽尺寸和长度的影响。对参数研究的结果进行了分析,并与从 DPSE 系统获得的结果进行了比较,该系统具有等效的路堤载荷和 TDM 和 DCM 桩之间的体积。最后,提出了评估 TPSE 整体改进性能的初步指南,以确定与 DPSE 情况相比,每个桩长的最佳 TDM 桩帽尺寸。还定义了一些指导方针,并建议使用较厚帽盖的小型 TDM 桩来改进桩-路堤系统。检查了不同填充材料厚度的数值分析。随后,对 TPSE 进行了广泛的参数研究,以评估 TDM 桩帽尺寸和长度的影响。对参数研究的结果进行了分析,并与从 DPSE 系统获得的结果进行了比较,其中 TDM 和 DCM 桩之间具有等效的路堤载荷和体积。最后,提出了评估 TPSE 整体改进性能的初步指南,以确定与 DPSE 情况相比,每个桩长的最佳 TDM 桩帽尺寸。还定义了一些指导方针,并建议使用较厚帽盖的小型 TDM 桩来改进桩-路堤系统。对参数研究的结果进行了分析,并与从 DPSE 系统获得的结果进行了比较,其中 TDM 和 DCM 桩之间具有等效的路堤载荷和体积。最后,提出了评估 TPSE 整体改进性能的初步指南,以确定与 DPSE 情况相比,每个桩长的最佳 TDM 桩帽尺寸。还定义了一些指导方针,并建议使用较厚帽盖的小型 TDM 桩来改进桩-路堤系统。对参数研究的结果进行了分析,并与从 DPSE 系统获得的结果进行了比较,其中 TDM 和 DCM 桩之间具有等效的路堤载荷和体积。最后,提出了评估 TPSE 整体改进性能的初步指南,以确定与 DPSE 情况相比,每个桩长的最佳 TDM 桩帽尺寸。还定义了一些指导方针,并建议使用较厚帽盖的小型 TDM 桩来改进桩-路堤系统。