Title of article :
Experimental and Numerical Modeling of the Effect of Groundwater Table Lowering on Bearing Capacity of Shallow Square Footings
Author/Authors :
Safarzadeh, Z Civil Engineering Department - University of Tabriz, Tabriz, Iran , Aminfar, M.H Civil Engineering Department - University of Tabriz, Tabriz, Iran
Abstract :
The lowering of the groundwater table causes the area above the water table to become unsaturated and
capillary phenomena to appear in this zone. This means that the bearing capacity of shallow footings
will be influenced by capillary stress or matric suction. In this research, the effect of groundwater table
lowering on the bearing capacity of a shallow square model footing on dense sand has been investigated
by conducting plate load tests under different groundwater table conditions. Numerical simulations of
the experiments also were performed using the finite element software Optum G2. The results of the
experiments showed that lowering of the water table increased the matric suction. At a suction 0.5 to 4.5
kPa, the ultimate bearing capacity in the soil increased non-linearly from 2.5 to 4-times the bearing
capacity of the saturated state. Numerical simulation of the experiments by assuming cohesion due to
matric suction for the upper part of the groundwater table predicted the same behavior. Very good
agreement was obtained between the predicted bearing capacity and the measured values.
Farsi abstract :
پايين رفتن تراز آب زير زميني سبب غيراشباع شدن ناحيه بالاي تراز آب و بروز پديده موئينگي در اين ناحيه مي شود. بنابراين ظرفيت باربري پي هاي سطحي بايستي متاثر از مكش بافتي شرايط غيراشباع خاك باشد. در اين تحقيق تاثير افت تراز آب زيرزميني بر ظرفيت باربري بي با انجام آزمايش بارگذاري بي مدل مربعي واقع بر خاك دانه اي متراكم در شرايط مختلف تراز آب زيرزميني و نيز شبيه سازي عددي آزمايش هاي انجام شده در نرم افزار اجزاي محدود Ophum G2 بررسي شده است. نتايج آزمايش هاي اين تحقيق نشان مي دهد كه با پايين بردن تراز آب زيرزميني، مكش بافتي در خاك افزايش يافته و در محدوده مكش بافتي 0/5 تا 4/5 كيلوپاسكال، ظرفيت باربري نهايي در خاك مورد مطالعه بصورت غير خطي از 2/5 تا 4 برابر ظرفيت باربري حالت اشباع افزايش مي يابد. شبيه سازي عددي آزمايش ها با لحاظ كردن چسبندگي ظاهري ناشي از مكش بافتي براي ناحيه بالاي تراز آب زيرزميني نيز رفتار مشابهي پيش بيني كرده و همخواني بسيار مناسبي بين مقادير برآورد شده ظرفيت باربري به روش عددي با مقادير اندازه گيري شده بدست آمده است.
Keywords :
Bearing Capacity , Experimental Model , Numerical Modeling , Groundwater Table , Unsaturated Soils