Full-scale model study on variations of soil stress in geosynthetic-reinforced pile-supported track bed with water level change and cyclic loading
Résumé
This study presents a full-scale model investigation on variations of soil stress in a geosynthetic-reinforced pile-supported track bed at various water levels and loading cycles, with four testing procedures: water level rising, cyclic loading at high water level, water level lowering, and cyclic loading at low water level. The soil arching effect was revealed, characterized by higher stress above the pile cap. With the water level rising and loading cycles increasing at high water level, this effect becomes more pronounced, until a peak value of dynamic stress concentration ratio is reached. The stable state of soil arching is obtained earlier near the crown of soil arching, but this arching effect develops more significantly at the foot of soil arching. With the water level lowering and loading at low water level, the soil arching effect remains steady, with slightly changed dynamic stresses in the track bed. The geogrid shows a significant impact on the load transfer mechanism for the quasi-static stress: the quasi-static pile-cap stress presents higher values below the geogrid, whereas the opposite trend is observed for the water-bag (subsoil) area. Nevertheless, this mechanism is not obvious with respect to the dynamic stress, with the values showing no distinct difference above and below the geogrid.
Cette étude présente une étude de modèle grandeur nature sur les variations des contraintes du sol dans des plates-formes sur pieux renforcées par géosynthétique à différents niveaux d’eau et cycles de chargement, avec quatre procédures d’essai : élévation du niveau d’eau, chargement cyclique à niveau d’eau élevé, abaissement du niveau d’eau et chargement cyclique à niveau d’eau bas. L’effet de voûte du sol a été révélé, caractérisé par une contrainte plus élevée au-dessus du chapeau de pieu. Lorsque le niveau d’eau augmente et que les cycles de chargement augmentent à niveau d’eau élevée, cet effet devient plus prononcé, jusqu’à ce qu’une valeur maximale du rapport de concentration des contraintes dynamiques soit atteinte. L’état stable des voûtes du sol est obtenu plus tôt près du sommet de voûte du sol, mais cet effet de voûte se développe de manière plus significative au pied de voûte du sol. Avec l’abaissement et le chargement du niveau d’eau à un niveau d’eau bas, l’effet de voûte du sol reste stable, avec des contraintes dynamiques légèrement modifiées dans la plate-forme de la voie. La géogrille montre un impact significatif sur le mécanisme de transfert de charge pour la contrainte quasi-statique : la contrainte quasi statique de chapeau de pieu présente des valeurs plus élevées sous la géogrille, tandis que la tendance inverse est observée pour la zone du sous-sol. Néanmoins, ce mécanisme n’est pas évident pour la contrainte dynamique, les valeurs ne montrant aucune différence nette au-dessus et en dessous de la géogrille