STUDY OF THE BEHAVIOUR OF SOIL AROUND PILE GROUPS UNDER LATERAL LOAD IN\r\nSAND
M a n y b u i l d i n g s a n d s t r u c t u r e s r e q u i r e t h e u s e o f d e e p f o u n d a t i o n s t o u t i l i z e t h e b e a r i n g c a p a c i t y o f s t r o n g e r s o i l l a y e r s. P i l e g r o u p s a r e o n e p a r t i c u l a r t y p e o f d e e p f o u n d a t i o n c o m m o n l y u s e d f o r l a r g e s t r u c t u r e s. I n a d d i t i o n t o v e r t i c a l l o a d s t h a t m u s t b e s u s t a i n e d b y t h e p i l e s, s i g n i f i c a n t l a t e r a l l o a d s m a y b e p r e s e n t a n d m u s t b e a c c o u n t e d f o r i n t h e d e s i g n. T h e s e l a t e r a l l o a d s c a n c o m e f r o m a v a r i e t y o f s o u r c e s, s u c h a s w i n d f o r c e s, c o l l i s i o n s, w a v e o r i c e i m p a c t, e a r t h q u a k e s h a k i n g, l i q u e f a c t i o n a n d s l o p e f a i l u r e. A p i l e g r o u p s u b j e c t e d t o l a t e r a l l o a d i n g i s n f l u e n c e d b y t h e e x i s t e n c e o f n e i g h b o r i n g p i l e s. T h i s p i l e-s o i l-p i l e i n t e r a c t i o n i s s t r o n g l y d e p e n d e n t o n t h e p i l e-t o-p i l e s p a c i n g, w h i c h d o m i n a t e s t h e p a t t e r n o f s t r e s s a n d d e f o r m a t i o n a r o u n d a p i l e g r o u p. F u l l-s c a l e t e s t s a r e g e n e r a l l y b e l i e v e d t o p r o v i d e t h e m o s t a c c u r a t e r e s u l t s, b u t a r e r a r e d u e t o h i g h c o s t s. T h e r e f o r e, m a n y s t u d i e s a r e a v a i l a b l e c o n c e r n i n g c e n t r i f u g e a n d m o d e l t e s t i n g.I n t h i s p a p e r, t h e b e h a v i o u r o f s o i l a r o u n d l a t e r a l l y l o a d e d p i l e g r o u p s i n s a n d f o r d i f f e r e n t c a s e s w e r e s t u d i e d a n d i n t e r p r e t e d i n t h e l a b o r a t o r y o n s m a l l s c a l e p h y s i c a l m o d e l s, u s i n g t h e P a r t i c l e I m a g e V e l o c i m e t r y (P I V) m e t h o d. T h e g r o u p e f f e c t a n d i n t e r a c t i o n b e t w e e n p i l e s i n a p i l e g r o u p w e r e a l s o s t u d i e d. A w o o d e n b o x w a s u s e d a s t h e t e s t b o x. A t r a n s p a r e n t s h e e t w a s u s e d i n p l a c e o f a f o u r t h w o o d e n w a l l. P l e x i g l a s s w a s u s e d t o a l l o w o b s e r v a t i o n o f t h e d e f o r m a t i o n s i n t h e s o i l s a m p l e. T h e s o i l w a s f i n e, d r y s a n d. T h e s o i l w a s p l a c e d i n t h e b o x u s i n g a s a n d r a i n i n g s y s t e m, i n o r d e r t o o b t a i n a u n i f o r m a n d h o m o g e n e o u s m e d i u m. R e c t a n g u l a r p i l e s w e r e s e l e c t e d, i n o r d e r t o a p p l y t h e s i m i l i t u d e l a w. T h e s m a l l e s t d i m e n s i o n s o f p i l e s w e r e i n c o n t a c t w i t h t h e P l e x i g l a s s. T h e 2$t i m e s$ 1 p i l e g r o u p m o d e l, w i t h d i f f e r e n t p i l e s p a c i n g, w a s u s e d i n t h e d i r e c t i o n o f t h e l o a d. A n a l u m i n o u s c a p w a s u s e d t o c o n n e c t t w o p i l e h e a d s. E a c h p i l e w a s j o i n e d b y a h i n g e (f r e e r o t a t i o n) t o t h e c a p. A n e l e c t r o m o t o r w i t h u n i f o r m v e l o c i t y w a s u s e d t o a p p l y l a t e r a l l o a d s t a t i c a l l y t o t h e p i l e g r o u p c a p. A L V D T d i s p l a c e m e n t s e n s o r a n d a s e n s i t i v e l o a d c e l l w e r e i n s t a l l e d i n o r d e r t o r e c o r d t h e p i l e h e a d d i s p l a c e m e n t a n d a p p l i e d f o r c e. A d i g i t a l c a m e r a w a s u s e d f o r v i s u a l i z a t i o n o f t h e s o i l m o v e m e n t s a n d f o r i m a g e p r o c e s s i n g.T h e t e s t s w e r e p e r f o r m e d b y v a r y i n g t h e p i l e c e n t r e-t o-c e n t r e s p a c i n g f r o m 1 t o 6 t i m e s t h e p i l e w i d t h s (B). O n e t e s t w a s p e r f o r m e d o n a l a t e r a l l y l o a d e d s i n g l e p i l e. S o i l d i s p l a c e m e n t v e c t o r s, s o i l s h e a r s t r a i n a n d t h e s o i l d i s p l a c e m e n t f i e l d a r o u n d a l a t e r a l l y l o a d e d s i n g l e p i l e a n d p i l e g r o u p s, w e r e o b t a i n e d b y i m a g e p r o c e s s i n g u s i n g t h e P I V m e t h o d. A l s o, t h e l o a d --- d e f l e c t i o n c u r v e f o r p i l e h e a d s w a s o b t a i n e d. I t i s f o u n d t h a t, a l t h o u g h a p i l e-g r o u p s t r e n g t h e n s o v e r a l l l a t e r a l l o a d r e s i s t a n c e i t c a n w e a k e n t h e i n d i v i d u a l p i l e r e s p o n s e o f t h e p i l e s i n t h e g r o u p. T h e o v e r a l l l a t e r a l l o a d i s d i v i d e d a m o n g e a c h o f t h e p i l e s i n t h e g r o u p. E a c h p i l e p u s h e s a g a i n s t t h e s o i l b e h i n d i t, c r e a t i n g a s h e a r z o n e i n t h e s o i l. T h e s e s h e a r z o n e s b e g i n t o e n l a r g e a n d o v e r l a p a s t h e l a t e r a l l o a d i n c r e a s e s. M o r e o v e r l a p p i n g o c c u r s i f t h e p i l e s a r e s p a c e d v e r y c l o s e l y t o g e t h e r. I n t h e c a s e o f 1B s p a c e b e t w e e n p i l e s, t h e s o i l b e t w e e n t h e t w o p i l e s h a s v e r y l o w r e s i s t a n c e a g a i n s t t h e h o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t o f t h e t r a i l p i l e. I n t h e c a s e o f 6B s p a c e b e t w e e n p i l e s, t h e d i s p l a c e m e n t s o f s o i l a r o u n d e a c h p i l e h a v e n o o v e r l a p s. I t c a n b e c o n c l u d e d t h a t t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n p i l e s d e c r e a s e s w i t h i n c r e a s i n g p i l e s p a c e. A l s o, i n t h e c a s e o f 1B s p a c e b e t w e e n p i l e s, s t r a i n w e d g e s a r e o v e r l a p p e d, w h i c h s h o w s t h e i n t e r a c t i o n o f t w o p i l e s. I n t h i s c a s e, t h e c r e a t e d s t r a i n w e d g e i s v e r y s i m i l a r t o a s i n g l e p i l e w i t h l a r g e r w i d t h. T h i s m e a n s t h a t w h e n t w o p i l e s a r e v e r y c l o s e t o e a c h o t h e r, t h e b e h a v i o u r o f t h e p i l e g r o u p w o u l d b e s i m i l a r t o a s i n g l e p i l e. W i t h i n c r e a s i n g p i l e s p a c i n g i n a g r o u p, t h e d i s p l a c e m e n t f i e l d b e t w e e n p i l e s d e c r e a s e s a n d, a l s o, s h e a r s t r a i n c r e a t e d i n t h e s o i l a r o u n d t h e l e a d p i l e i n c r e a s e s. I n f r o n t o f l a t e r a l l y l o a d e d p i l e s, t h e h o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t s a r e g e n e r a l l y l a r g e r t h a n v e r t i c a l o n e s, a n d t h e s e t w o v a l u e s d e c r e a s e w i t h a n i n c r e a s e i n t h e d i s t a n c e f r o m t h e s o i l s u r f a c e.
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