Wpływ energii formowania na kształt kolumn wykonywanych metodą wymiany dynamicznej

Abstract

Driven stone columns formed with the use of dynamic replacement method is one of many geoengineering methods, widely used to strengthen the cohesive and/or organic soils under the linear and cubature objects. It is based on ramming of the aggregate into weak soil using drops of high energy in the specified grid of points. Despite apparent simplicity, the method may pose some problems in practice. They may be caused by inadequate choice of the drop energy during the soil reinforcement which influences the diameter and the length of the columns. In extreme cases the columns may be too short or there may appear a total soil replacement. For these reasons the authors of the paper decided to carry out a series of laboratory tests which aimed at determining the influence of the drop energy on the shape of the columns. The research was carried out on the test stand that allowed the observation of the formation process of a rammed column. Its dimensions were adjusted so as to reflect the real dimensions in scale 1:10. In order to carry out the observations of the processes intervening during the rammed column formation the experiments were filmed and photographed. Three following variations of reinforcement were analysed: by using a relatively constant but low (column z. 2), constant and maximal in the carried research (column z. 3) and gradually increasing (column z. 1) energy. The obtained columns differed in shape. The whole is preceded by a short information about the dynamic replacement method.

Kolumny kamienne formowane metodą wymiany dynamicznej to jedna z wielu metod geoinżynierii, szeroko stosowana do wzmacniania gruntów spoistych i/lub organicznych, pod obiektami liniowymi i kubaturowymi. Polega ona na wbijaniu w słabe podłoże kruszywa z użyciem udarów o dużej energii, w określonej siatce punktów. Z pozoru prosta technologia, w praktyce może sprawiać pewne trudności. Powodem tego może być przyjęcie nieodpowiedniej energii uderzenia podczas wzmacniania podłoża, co rzutuje na średnicę i długość uzyskanych kolumn. W skrajnych przypadkach może dochodzić do całkowitej wymiany gruntu, bądź wykonania kolumn za krótkich. Powyższe przesłanki skłoniły Autorów referatu do wykonania szeregu badań, w skali laboratoryjnej, których celem było określenie wpływu energii uderzenia na kształt uzyskiwanych kolumn. Badania przeprowadzono na stanowisku badawczym, które umożliwiało obserwację procesu formowania kolumny wbijanej. Jego wymiary dostosowano tak, aby zagadnienie rzeczywiste zamodelować w skali geometrycznej 1:10. Dla zaobserwowania procesów zachodzących podczas wbijania cały proces filmowano i fotografowano. Przeanalizowano trzy warianty wzmocnienia a mianowicie: przy względnie stałej lecz niedużej (kolumna nr 2), stałej i maksymalnej w prowadzonych badaniach (kolumna nr 3) oraz stopniowo narastającej (kolumna nr 1) energii. Uzyskano różne pod względem kształtu kolumny. Całość poprzedzono krótką informacją na temat wymiany dynamicznej.