Determination of the load-bearing capacity for drilling piles considering the coefficient of the soil porosity

Abstract

The influence of the coefficient of porosity of sandy soils on the bearing capacity of drilling piles according to the results of their static tests in field conditions is analyzed. Piles of different lengths were tested. The pile lengths are in the range of 2 to 12.0 m. The diameter of the pile trunk is in the range of 0.4 m to 0.83 m. The load, which can be sustained by a specific drilling pile, was determined when the settling limit s = 40 mm. It is established that the method of determining the bearing capacity adopted in the applicable standards corresponds to sandy soils with a high porosity coefficient, therefore, at low porosity coefficients, the real bearing capacity exceeds the one determined by the standards. A table is proposed to determine the specific soil resistance on the lateral surface of the pile, taking into account the porosity coefficient. To solve this problem, we used the geotechnical software complex "Plaxis 3D Foundation", which simulated the stress-strain state of the drill pile in sands of different size and density. 14 types of sandy soils were modeled with a change in the porosity ratio from 0.45 to 0.75. The results of the calculations using the proposed table are compared with the results of static testing of drilling piles. The results showed better compliance with the test data compared to the norm methodology.

Проаналізований вплив коефіцієнту пористості піщаних ґрунтів на несучу здатність бурових паль за результатами їх статичних випробувань у польових умовах. Випробовувались палі різної довжини. Довжини паль знаходяться в діапазоні від 2 до 12,0 м. Діаметр ствола паль знаходиться в межах від 0,4 м до 0,83 м. Навантаження, яке може витримати конкретна бурова паля, визначалося при досягнені межі осідання s = 40 мм. Встановлено, що прийнята в чинних нормах методика визначення несучої здатності відповідає піщаним ґрунтам з високим коефіцієнтом пористості, отже при низьких коефіцієнтах пористості реальна несуча здатність перевищує визначену за нормами. Запропонована таблиця для визначення питомого опору ґрунту по боковій поверхні палі з врахуванням коефіцієнту пористості. Для розв’язання поставленої задачі використовувався геотехнічний програмний комплекс «Plaxis 3D Foundation», за допомогою якого моделювався напружено-деформований стан бурової палі в пісках різної крупності та щільності. Моделювалось 14 видів піщаних ґрунтів із зміненням коефіцієнту пористості від 0,45 до 0,75. Результати розрахунків з використанням запропонованої таблиці порівняні з результатами статичних випробувань бурових паль. Результати показали кращу відповідність дослідним даним у порівнянні з методикою норм.

Проанализировано влияние коэффициента пористости песчаных грунтов на несущую способность буровых свай по результатам их статических испытаний в полевых условиях. Испытывались сваи разной длины. Длины свай находятся в диапазоне от 2 до 12,0 м. Диаметр ствола свай находится в пределах от 0,4 м до 0,83 м. Нагрузка, которую может выдержать конкретная буровая свая, определялась при достижении предельной осадки s = 40 мм. Установлено, что принятая в действующих нормах методика определения несущей способности отвечает песчаным грунтам с высоким коэффициентом пористости, таким образом, при низких коэффициентах пористости реальная несущая способность превышает определенную по нормам. Предложена таблица для определения удельного сопротивления грунта по боковой поверхности сваи с учетом коэффициента пористости. Для решения поставленной задачи использовался геотехнический программный комплекс «Plaxis 3D Fоundation», с помощью которого моделировалось напряженно- деформированное состояние буровой сваи в песках разной крупности и плотности. Моделировалось 14 видов песчаных грунтов с изменением коэффициента пористости от 0,45 до 0,75. Результаты расчетов с использованием предложенной таблицы сравнивались с результатами статических испытаний буровых свай. Результаты показали лучшее соответствие опытным данным по сравнению с методикой норм.