تقييم أداء الأسس المفردة على ترب رملية مفككة مثبتة

رسالة ماجستير

اسم الباحث : عمار عباس كريم

اسم المشرف : علاء محمد جواد شعبان

الكلمات المفتاحية : Conbextra-GP, metakaolin, glass fiber, unconfined compressive strength, bearing capacity, settlement.

الكلية : كلية الهندسة

الاختصاص : الهندسة المدنية هندسة البنى التحتية‏

سنة نشر البحث : 2025

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

الخلاصة

أحد الأهداف الأساسية لتطبيقات الهندسة الجيوتقنية هو تحسين أداء التربة الضعيفة التي تدعم الأساسات السطحية. التربة الضعيفة، مثل تربة الرملية التي تفتقر إلى التماسك والقوة الكافية، غالبًا ما تفشل في توفير القدرة على التحمل اللازمة لمشاريع البناء الحديثة، مما يؤدي إلى عدم استقرار الأساس المحتمل الهبوط المفرط. تم تطوير طرق تثبيت التربة التي تنطوي على استخدام مواد تثبيت لتحسين خصائص التربة وتعزيز قدرتها على تحمل الأحمال من اجل ضمان استقرار الأساس. الهدف من هذا العمل هو دراسة التحسن في قدرة تحمل الاساسات السطحية المنشأة على تربة رملية مثبتة بتقنيات تحسين مختلفة, حيث تم إجراء التثبيت الكيميائي باستخدام نوعين مختلفين من المواد: ميتاكاؤلين (MK) كمادة بوزولانية وكونبيكسترا (GP) كمادة أسمنتية. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام الألياف الزجاجية (GF) لتعزيز التربة. تساهم تقنيات تحسين التربة هذه في تصميم اسس أكثر اقتصادا وملاءمة في تطبيقات الهندسة الجيوتقنية المختلفة. طرق الاختبار التجريبية المستخدمة في هذا العمل تضمنت: اختبار بروكتور القياسي، وقوة الضغط غير المقيد (UCST)، واختبار القص المباشر (DST). بالإضافة إلى ذلك، تم تطوير نموذج اختبار كبير لفحص قابلية تحمل نوعين من الأسس (الدائرية والمربعة) المشيدة على تربة مثبتة. أظهرت نتائج اختبار بروكتور زيادة في الكثافة الجافة القصوى مع تضمين محتوى GP وMK في خلطات التربة. كما أشارت نتائج اختبار UCST إلى أن النسبة المثلى من GP وMK المستخدمة في خلطات التربة كانت 15٪ و10٪ على التوالي. كما وجد أن استخدام 1.0٪ GF يوفر التعزيز الأمثل للتربة لجميع عينات التربة المعالجة لمدة ثلاثة أيام. تم إعداد نموذج الاختبار على طبقات مختلطة مع GP وMK ومعززة بـ GF بسمكين: 1B و2B (B هي عرض القاعدة). تم استخدام نوعين من القواعد النموذجية: دائرية ومربعة. أشارت نتائج نموذج الاختبار إلى أن الطبقات العلوية المثبتة بـ GP وMK والمسلحة بـ GF زادت من قدرة التحمل القصوى وقللت من مقدار الهبوط. كان أداء القواعد المربعة أفضل من القواعد الدائرية من حيث قدرة التحمل والهبوط. أخيرًا، أظهرت نتائج هذه الدراسة أن تثبيت التربة تحت الأسس السطحية يزيد من قدرة التربة على تحمل الأحمال المفروضة عليها ويحسن بشكل كبير من الأداء الإنشائي للأساسات.

ASSESSING THE PERFORMANCE OF ISOLATED FOOTINGS ON STABILIZED LOOSE SAND SOILS

Abstract

Geotechnical engineering aims to improve weak soils for shallow foundations, preventing foundation instability. Soil stabilization techniques, including chemical stabilization and soil fiber reinforcement, are used to enhance soil properties and load-bearing capacity. This study investigates the load-bearing capacity of isolated shallow footings. Chemical stabilization was conducted using two different types of materials: metakaolin (MK) as a pozzolanic material and Conbextra (GP) as a cementitious material. Additionally, glass fiber (GF) was utilized for soil reinforcement. The experimental testing methods utilized in this work include the standard Proctor test, unconfined compressive strength test (UCST), and direct shear test (DST). Additionally, a small testing model was developed to examine the structural behaviour of the different isolated footings (i.e., circle and square) built on stabilized soil. The results of the Proctor test showed an increase in the maximum dry density with the inclusion of GP and MK content in the soil mixtures. The results of the UCST indicate that the optimal dosage of GP and MK used in the soil mixture where 15% and 10%, respectively. It was also found that the use of 0.5% and 1.0% GF provides the optimal soil reinforcement for GP-soil and MK-soil mixtures cured for three days. Moreover, a small testing model was prepared using layers mixed with GP and MK and reinforced with GF at two thicknesses: 1B and 2B (B is with footing). Two types of model footing were evaluated: circular and square. The results of the testing model indicated that the stabilized top layers with GP and MK and reinforced with GF increased the ultimate bearing capacity and decreased the settlement. Square footings perform better than circular footings in terms of bearing capacity and settlement. The bearing capacity increased by 333% and 340% for GP-soil and MK-soil mixtures, and 489% and 430% for GP-soil and MK-soil mixtures when reinforced with GF. The settlement reduction ratio increased by 98% and 36% for GP-soil and MK-soil mixtures, and 89% and 80% for GP-soil and MK-soil mixtures when reinforced with GF. The improvement factor for all GP-soil mixtures ranged from 2.7% to 12%, and the improvement factor for all MK-soil mixtures ranged from 0.5% to 12.4%.