Experimental and numerical analysis of stone column test on silt with constuction and demolition wastes

Abstract

The increasing scarcity of adequate engineering properties of land for development, structures, and transportation has led to a growing emphasis on soil improvement. One of the most efficient and effective methods for improving weak soils with low bearing capacity, high compressibility, and high settlement is the use of stone columns. This method is cost-effective, environmentally friendly and improves the soil's stiffness, bearing capacity and making it more resistant to settlement. In this study, construction and demolition waste materials such as natural crushed stone, waste brick, and recycled asphalt pavement were used to construct geosynthetic-encased stone columns with silty soil. Tests were conducted to investigate the bearing capacity and settlement properties of the reinforced soil mixtures. Also, the experimental results were validated using PLAXIS software which is a finite element method. The experimental results showed that using natural crushed stone, waste bricks, and recycled asphalt pavement to reinforce silty soil by stone column method resulted in an increase in bearing capacity of 3.69, 3.57, and 2.64 times, respectively. Overall the results of the other series indicated that the use of waste materials increased the bearing capacity of the soil by up to 6 times, depending on the height of the geogrid and the demolition waste type. Numerical analysis by PLAXIS supported the experimental studies, indicating that construction and demolition waste can be a sustainable and valuable resource for improving soil with geosynthetic-encased stone columns.

Arazi kıtlığı, inşaat, yapı ve ulaşım için uygun mühendislik özelliklerine sahip alanların azalmasına neden olmuştur. Bu durum zemin iyileştirmesine olan önemi artırmıştır. Zayıf zeminlerin düşük taşıma kapasitesi, yüksek sıkışabilirlik ve oturma özellikleri, taş kolon kullanımını etkili ve verimli bir yöntem haline getirmektedir. Bu yöntem, uygun maliyetli, çevre dostu ve zemini daha dayanıklı hale getirerek rijitlik ve taşıma kapasitesini artırmaktadır. Bu çalışma, inşaat yıkım atıkları ve geosentetik ile güçlendirilmiş siltli zemin karışımlarının oturma özellikleri ve taşıma kapasiteleri incelemek amacıyla farklı kobinasyonda deney serilerini içermektedir. Ayrıca, çalışma kapsamında deneysel sonuçlar PLAXIS yazılımı kullanılarak, sonlu elemanlar yöntemiyle de sayısal olarak doğrulanmıştır. Siltli zeminin taş kolon yöntemiyle güçlendirilmesinde kullanılan kırmataş, atık tuğla ve geri dönüştürülmüş asfalt ile yapılan deneysel çalışmada, taşıma kapasitesinde sırasıyla 3.69, 3.57 ve 2.64 kat artış olduğu gözlemlenmiştir. Diğer deney serilerinin sonuçları incelendiğinde, kullanılan geosentetik malzemenin yüksekliği ve inşaat yıkım atığı türüne bağlı olarak taşıma kapasitesinin 6 kata kadar arttığı görülmüştür. PLAXIS yazılımı ile gerçekleştirilen sayısal analizler, deneysel çalışmaları doğrulamış ve geosentetik malzemelerle güçlendirilen inşaat ve yıkım atıklarının taş kolon yöntemiyle zemin iyileştirmesi için değerli ve sürdürülebilir bir kaynak malzemesi olabileceğini göstermiştir.