Smear zone identification and soil properties around stone columns constructed in-flight in centrifuge model tests

摘要

Les colonnes de pierre servent principalement à renforcer le terrain dans les sols à grains fins, afin de réduire le tassement et les risques de rupture de la surface d'appui. Elles sont également con?ues pour renforcer le drainage dans le sol et accélérer les processus de consolidation dans l'argile. Toutefois, le frottement et les effets perturbateurs causés par la construction des colonnes de pierre engendrent une dégradation des caractéristiques de consolidation par rapport aux conditions théoriques idéales. On réalise des maquettes de colonnes de pierre dans des conditions égales à 50 fois la gravité dans des tests centrifuges, et on examine la microstructure du sol aux abords de ces colonnes en appliquant différentes méthodes, y compris la microscopie environnementale à balayage électronique et la porosimétrie au mercure. Les résultats de ces tests confirment que des frottements et des perturbations se produisent sous l'effet de l'installation de colonnes de pierre, et on distingue 3 sections dans la région affectée : une zone de pénétration (1), dans laquelle les particules de sable sont pressées dans l'argile, une zone de frottement (2), dans laquelle les particules de terrain sont soumises à une réorientation significative, et une zone de densilkation (3), dans laquelle la structure de l'argile ne semble pas se modifier, mais le compactage de l'argile est mesurable. On a déterminé que les extrêmes de la zone dérangée autour des colonnes de pierre de la maquette s'étend sur une distance égale à environ 2,5 fois le diamètre de la colonne.%Stone columns are primarily used for the purpose of ground improvement in fine grained soils in order to reduce settlements and the risk of bearing failure. They are also designed to improve the drainage conditions in the ground and to accelerate the consolidation processes within the clay. However, smear and disturbing effects caused during the construction of stone columns result in degradation of consolidation performance in comparison with the theoretically ideal conditions. Model stone columns are constructed in-flight under 50 times gravity in centrifuge tests and the soil micro-structure in the vicinity of these columns is investigated by applying different methods, including environmental scanning electron microscopy and mercury intrusion porosimetry. The results of these tests confirm that smear and disturbance occur owing to stone column installation and the region influenced can be divided into three sections: a penetration zone (1) where the sand particles are squeezed through the clay; a smear zone (2) where the soil particles have experienced a significant reorientation; and a densifica-tion zone (3) where the structure of the clay does not appear to change, but compaction of the clay is measurable. The extremes of the disturbed zone around model stone columns are determined to extend to about 2-5 times the column radius.