An analytical solution for consolidation of deep cement mixed column improved ground

D.M.N. Wijerathna

In the proceedings of: GeoVancouver 2016: 69th Canadian Geotechnical Conference

Session: GROUND IMPROVEMENT - I

ABSTRACT: Consolidation process of Deep Cement Mixed (DCM) column improved ground is a complex issue due to the interdependent behaviour of the DCM columns and the surrounding natural soil. The existing consolidation models for DCM column improved ground have disregarded the vertical drainage in natural soil to simplify the analytical model development. Even though the permeability of cement stabilised soil is greater than that of the natural soil in most situations, vertical drainage in natural soil remains a significant parameter controlling the overall consolidation behaviour of the composite ground due to the large surface area of soil compared to the DCM column area. Therefore, vertical drainage in natural soil should be taken into account in the analytical solutions for consolidation of the composite ground. This paper presents an in depth investigation into the consolidation mechanism of DCM column improved ground considering the equal strain condition. Drainage in surrounding soil in both radial and vertical directions, stress transfer from surrounding soil to DCM column and vertical drainage through DCM column were taken into account in proposing the consolidation mechanism. The consolidation behaviour is first explained using a numerical model with equal permeabilities for both DCM columns and surrounding soil. Then the cases with different permeabilities in DCM columns and natural soil are described. Results of this study show that the stress transfer from surrounding soil to DCM column does not affect the dissipation of pore water pressure in both materials. Also it was found that the difference between the pore water pressure reduction and the effective stress increment is equal to the stress transferred from the surrounding soil to the DCM column during consolidation. ABSTRAIT Processus de consolidation du ciment Profonde Mixte (DCM) colonne améliorée sol est une question complexe en raison du comportement solidaire des colonnes DCM et le sol naturel environnant. Les modèles de consolidation existants pour DCM colonne améliorée sol ont négligé le drainage vertical dans le sol naturel pour simplifier le développement de modèle analytique. Même si la perméabilité du ciment sol stabilisé est supérieure à celle du sol naturel dans la plupart des cas, le drainage vertical dans le sol naturel demeure un paramètre important contrôlant le comportement global de consolidation du sol composite en raison de la grande surface de la surface du sol par rapport au DCM zone de colonne. Par conséquent, le drainage vertical dans le sol naturel doit être pris en compte dans les solutions analytiques pour la consolidation du sol composite. Cet article présente une enquête approfondie sur le mécanisme de consolidation de la colonne DCM améliorée sol considérant la condition de contrainte égale. Drainage dans le sol environnant dans les deux directions radiale et verticale, le transfert de stress à partir du sol à la colonne DCM et drainage vertical à travers la colonne DCM environnante ont été pris en compte dans la proposition du mécanisme de consolidation. Le comportement de consolidation est d'abord expliquée à l'aide d'un modèle numérique avec perméabilités égales pour les deux colonnes DCM et le sol environnant. Ensuite, les cas avec des perméabilités différentes dans les colonnes DCM et sol naturel sont décrits. Les résultats de cette étude montrent que le transfert des contraintes du sol entourant la colonne DCM n'a aucune incidence sur la dissipation de la pression de l'eau interstitielle dans les deux matériaux. En outre, il a été constaté que la différence entre la réduction de la pression de l'eau interstitielle et l'augmentation de la contrainte effective est égale à la contrainte transférée à partir du sol environnant à la colonne lors de la consolidation du DCM.

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Cite this article:
D.M.N. Wijerathna (2016) An analytical solution for consolidation of deep cement mixed column improved ground in GEO2016. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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