English
Język Polski
Identyfikacja kształtu kolumny jet-grouting na podstawie analizy termicznej i ewolucji różnicowej
DOI:
https://doi.org/10.24425/ace.2023.147673Abstrakt
W artykule przedstawiono metodę identyfikacji kształtu świeżo wykonanej kolumny typu jet-grouting. Metoda polega na wstecznej analizie temperatur mierzonych wewnątrz kolumny, wzdłuż śladu żerdzi iniekcyjnej. Zmiany temperatur w kolumnie są wynikiem hydratacji zaczynu cementowego. W celu określenia kształtu kolumny, który najlepiej pasuje do referencyjnych pomiarów temperatur, wykorzystano globalny algorytm optymalizacyjny zwany ewolucją różnicową. W ramach tego algorytmu formułowano próbne problemy początkowo-brzegowe, w postaci dwuwymiarowego, osiowo-symetrycznego zagadnienia nieustalonego przewodzenia ciepła, które rozwiązywano za pomocą metody elementów skończonych. Wykazano, że proponowana metoda pozwala na dokładne odwzorowanie kształtu kolumny, jeśli tylko model numeryczny poprawnie odwzorowuje rzeczywistość fizyczną. Zaletą metody w porównaniu do wcześniejszych rezultatów jest możliwość identyfikacji zmian średnicy kolumny wzdłuż jej długości, a nie tylko identyfikacja pojedynczej średnicy przy założonym kształcie walcowym kolumny.Bibliografia
[1] P. Croce, A. Flora, and G. Modoni, Jet Grouting: technology, design and control. London: CRC Press, 2014, doi: 10.1201/b16411.
[2] P.G.A. Njock, J. Chen, G. Modoni, A. Arulrajah, and Y.-H. Kim, “A review of jet grouting practice and development”, Arabian Journal of Geosciences, vol. 11, no. 16, 2018, doi: 10.1007/s12517-018-3809-7.
[3] D. Ribeiro and R. Cardoso, “A review on models for the prediction of the diameter of jet grouting columns”, European Journal of Environmental and Civil Engineering, vol. 21, no. 6, pp. 641-669, 2017, doi: 10.1080/19648189.2016.1144538.
[4] T. Kimpritis, J.R. Standing, and R. Thurner, “Estimating column diameters in jet-grouting processes”, Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Ground Improvement, vol. 171, no. 3, pp. 148-158, 2018, doi: 10.1680/jgrim.17.00001.
[5] J. Tinoco, A. Gomes Correia, and P. Cortez, “Jet grouting column diameter prediction based on a data-driven approach”, European Journal of Environmental and Civil Engineering, vol. 22, no. 3, pp. 338-358, 2018, doi: 10.1080/19648189.2016.1194329.
[6] S.-L. Shen, P.G. Atangana Njock, A. Zhou, and H.-M. Lyu, “Dynamic prediction of jet grouted column diameter in soft soil using Bi-LSTM deep learning”, Acta Geotechnica, vol. 16, no. 1, pp. 303-315, 2021, doi: 10.1007/s11440-020-01005-8.
[7] O.S. Langhorst, et al., “Design and validation of jet grouting for the Amsterdam Central Station”, in Geotechniek, Special Number on Madrid XIV European Conference of Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2007, pp. 20-23.
[8] ASTM D5753-18 Standard Guide for Planning and Conducting Geotechnical Borehole Geophysical Logging. ASTM, 2018.
[9] D. Adam, K. Meinhard, and R. Lackner, “Temperature measurements to determine the diameter of Jet-grouted columns”, in Proceedings of the DFI and EFFC 11th International Conference of Geotechnical Challenges in Urban Regeneration. Eigenverlag, 2010.
[10] K. Meinhard, “TEMPJET: continuous quality control and quality assurance”, World PORR, vol. 160, 2012. [Online]. Available: https://worldofporr.com/uploads/pdf/TEMPJETContinuousQualityControlandQualityAssurance.pdf.
[11] G.D. Byrne and A.C. Hindmarsh, “Polyalgorithm for the numerical solution of ordinary differential equations”, ACM Transactions on Mathematical Software, vol. 1, no. 1, pp. 71-96, 1975, doi: 10.1145/355626.355636.
[12] L.F. Shampine and M.W. Reichelt, “The MATLAB ODE Suite”, SIAM Journal on Scientific Computing, vol. 18, no. 1, 1997, doi: 10.1137/S1064827594276424.
[13] P. Virtanen, et al., “SciPy 1.0: fundamental algorithms for scientific computing in Python”, Nature Methods, vol. 17, no. 3, pp. 261-272, 2020, doi: 10.1038/s41592-019-0686-2.
[14] M.Wojciechowski, “Fempy – finite element method in python", GitHub. [Online]. Available: https://github.com/mrkwjc/fempy; http://fempy.org. [Accessed 15 Mar. 2021].
[15] C. Geuzaine and J.-F. Remacle, “Gmsh: A 3-D finite element mesh generator with built-in pre- and post-processing facilities”, International Journal for Numerical Methods in Engineering, vol. 79, no. 11, pp. 1309-1331, 2009, doi: 10.1002/nme.2579.
[16] T.A. Davis, “Algorithm 832: UMFPACK V4.3-an unsymmetric-pattern multifrontal method”, ACM Transactions on Mathematical Software, vol. 30, no. 2, pp. 196-199, 2004, doi: 10.1145/992200.992206.
[17] R. Storn and K. Price, “Differential evolution – a simple and efficient heuristic for global optimization over continuous spaces”, Journal of Global Optimization, vol. 11, no. 4, pp. 341-359, 1997, doi: 10.1023/A:1008202821328.
[18] M. Wojciechowski, “Application of artificial neural network in soil parameter identification for deep excavation numerical model”, Computer Assisted Methods in Engineering and Science, vol. 18, no. 4, art. no. 4, 2017. [Online]. Available: https://cames.ippt.pan.pl/index.php/cames/article/view/109.
[19] M. Wojciechowski, M. Lefik, and D. Boso, “Inverse problems in the light of homogenisation methods: identification of a composite microstructure", International Journal for Multiscale Computational Engineering, vol. 20, no. 5, pp. 33-51, 2022, doi: 10.1615/IntJMultCompEng.2022040213.
[20] L. Wanik, J. Bzówka, and G. Modoni, “Influence of technological parameters on the properties of jet grouting columns detected with full scale experiments”, Archives of Civil Engineering, vol. 69, no 2, pp. 417-433, 2023, doi: 10.24425/ace.2023.145276.
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
