Numerical Analysis of the Effect of Pile Position on the Displacements Created in the Soil Slope

Document Type : Original Article

Authors
Ahmadreza Mazaheri 1
Masoud Nasiri 2
Esmaeil Vaesi 3
1 Civil Engineering Department, Engineering Faculty, Ayatollah Borujerdi University, Borujerd, Lorestan, Iran.
2 Civil Engineering Department, Engineering Faculty, Razi University, Kermanshah, Iran.
3 M.Sc., Civil Engineering Department, Engineering Faculty, Islamic Azad University, Arak Branch, Arak, Iran.
10.22034/road.2023.361371.2088
Abstract
One of the proposed solutions to strengthen and improve the stability of earth slopes is to use piles that will be placed vertically and along the slope in a row. In this research, the parameters affecting the stabilization of soil slopes were investigated using the finite element numerical model with ABAQUS software. The results showed that the location LX/L equal to 0.6 is the most optimal place where the pile can be placed since the largest displacements have taken place there. According to the studied numerical models as well as the soil conditions, it can be said that the failure surface does not pass between the two soils and the failure surface remains only in the upper soil area. As the factor of safety increases in models where the pile location changes, the values of vertical and lateral displacement of the soil increase. In other words, with an increasing factor of safety, the amount of lateral and vertical displacement of the pile also increases.
Keywords
Pile
Earth Slope
Displacement
Reinforcement
Finite Element
Numerical Analysis
-محمد حاجی‌عزیزی و محمود رحمانی (1394). تحلیل استاتیکی و شبه‌دینامیکی تاثیر ستون‌های سنگی در پایداری شیب خاکیِ واقع بر خاک رسی نرم. مجله مدل‌سازی در مهندسی، دوره 13، شماره 42، 52-43.
-محمد حاجی‌عزیزی و مسعود نصیری (1396). بررسی آزمایشگاهی تاثیر میزان چسبندگی در پایداری شیب‌های خاکیِ مسلح با ستون سنگی. مجله علمی-پژوهشی مهندسی عمران مدرس، دوره 17، شماره 1، 78-65.
-محمد حاجی‌عزیزی و مسعود نصیری، (1397). تعیین عمق موثر نفوذ ستون سنگی در شیب‌های خاکی با استفاده از روش‌های عددی و آزمایشگاهی. نشریه مهندسی عمران و محیط زیست، دوره 48، شماره 1، 12-1.
-محمد حاجی‌عزیزی و مسعود نصیری (1398). مطالعه آزمایشگاهی و عددی پایداری شیب ماسه‌ای با استفاده از ستون سنگی مسلح با ورقه‌های افقی ژئوتکستایل. نشریه مهندسی عمران فردوسی، دوره 32، شماره 1، 72-55.
-محمد حاجی‌عزیزی و مسعود نصیری (1399). مطالعه عددی سه بعدی پایداری شیب ماسه‌ای مسلح با ستون سنگی مسلح با ژئوگرید. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، دوره 52، شماره 3، 19-1.
-واحد قیاسی و مبین مرادی، (1397). مدلسازی عددی نشست پی‌های رادیه-مرکب منفصل با تاکید بر تعریف جدیدی از این سیستم‌ها با عنوان سیستم ترکیبی. مجله مدل‌سازی در مهندسی، دوره 16، شماره 55، 245-235.
-واحد قیاسی و مهدی کوشکی (1400). بررسی عددی نشست سطح زمین در تونل زنی دایره‌ای تحت اثر همزمان تغییرات مشخصات هندسی تونل و مکانیک خاک در محیط اشباع و پیش‌بینی آن در شبکه عصبی. مجله مدل‌سازی در مهندسی، دوره 19، شماره 64، در دست چاپ.
-فاصل فصیحی، محمودرضا کی‌منش، سید علی صحاف و سهیل قره (1400). تعیین ضریب بار هم ارز مبتنی بر الگوریتم شبکه عصبی مصنوعی. مجله مدل‌سازی در مهندسی، در دست چاپ.
-­A.R. Mazaheri, M. Paknahad, M. Nasiri, M. Hajiazizi­, (2021). Limit analysis, numerical, and physical modeling of pile stabilized slopes using image processing analyses. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering.
-­C. Zhou, W. Shao, and C.J. Van Western (2014). Comparing two methods to estimate lateral force acting on stabilizing piles for a landslide in the Three Gorges Reservoir, China. Engineering Geology, Vol. 173, Issue 1, 41-53.
-­I. Ho. (2014). Numerical Study of Slope Stabilizing Piles in Undrained Clayey Slopes with a Weak Thin Layer. International Journal of Geomechanics, Vol. 15, Issue 5.
- M. Hajiazizi, A.R. Mazaheri (2015). Use of line segments slip surface for optimized design of piles in stabilization of the earth slopes. International Journal of Civil Engineering, Vol. 13, Issue 1, 14-27.
-­M. Hajiazizi, E. Nemati, M. Nasiri, M. Bavali, M. Sharidpur (2020). Optimal location of stone column for stabilization of sand slope: an experimental and 3D numerical investigation. Scientia Iranica, Vol. 27, Issue 1, 105-116.
-­M. Hajiazizi, M. Nasiri (2019). Experimental and numerical investigation of reinforced sand slope using geogrid encased stone column. Civil Engineering Infrastructures Journal, Vol. 52, Issue 1, 85-100.
-­M. Hajiazizi, M. Nasiri  (2018). Experimental and numerical study of earth slope reinforcement using ordinary and rigid stone column. International Journal of Mining and Geo-Engineering (IJMJE), Vol. 52, Issue 1, 23-30.
-­M. Hajiazizi, M. Nasiri, A.H. Mazaheri  (2018). The effect of fixed-tip piles on stabilization of earth slopes. Scientia Iranica, Vol. 25, Issue 5, 2550-2560.
- M. Hajiazizi, M.H. Mir Naghizade, M. Nasiri  (2019). Experimental study of sand slopes reinforced by waste tires. International Journal of Mining and Geo-Engineering (IJMJE), Vol. 53. Issue 2, 183-191.
- M. Hajiazizi, M.H. Mir Naghizade, M. Nasiri (2020). Stabilization of earth slope by waste tire using experimental tests and PIV. Journal of Rehabilitation in Civil Engineering, Vol. 8, Issue 3, 39-157.
-­S. Firat (2009). Stability analysis of pile-slope system. Scientific Research and Essay, Vol. 4, Issue 9, 842-852.
- Sh. Yang (2011). Study on embedded length of piles for slope reinforced with one row of piles. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, Vol. 3 Issue 2, 167-178.
-M. Nasiri, M. Hajiazizi (2021). An experimental and numerical investigation of reinforced sand slope using geotextile encased stone column. International Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 15, Issue 5.