Jet grout ile iyileştirilmiş killi zeminlerin dinamik davranışının incelenmesi
Investigation of the dynamic behaviour of improved clayey soils by jet grouting
Yazar: FURKAN VELİ ÖZÇELİK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ERGENOKON SELÇUK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Son zamanlarda inşaat mühendisliği uygulamalarında, jet grout yöntemi, farklı zemin türlerinde uygulanabilirliği nedeniyle zemin iyileştirme yöntemi olarak yaygın olarak tercih edilmektedir. Son derece yüksek basınç ile zemine verilen enjeksiyon ile oluşturulan jet grout kolonları (yüksek modüllü kolonlar), kendisini çevreleyen zemini şıkıştırarak zemin parçacıklarında sıkışma sağlar. Bu çalışmada, Bursa ili Gemlik ilçesinde yer alan bir proje sahasında öngörülen taşıma kapasitesi ve oturma problemlerini ortadan kaldırmak için jet grout ile zemin iyileştirmesi yapılmıştır. Zemin iyileştirme yapılan sahada, zemin iyileştirme öncesi ve sonrasında kalite kontrol deneyleri yapılmış ve sonuçlar sayısal olarak değerlendirilmiştir. İyileştirme çalışmalarından sonra, jet grout kolonlarının performansını test etmek için çap kontrolü, karot numunesi alımı ve kazık süreklilik deneyleri yapılmıştır. Bunlara ek olarak, killi zeminlerde jet grout ile iyileştirme yapılması sonrasında sahadaki bütünsel zemin özelliklerinin değişimini ortaya koymak amacıyla inşaat sahasında sismik karşıt kuyu testi ve çok kanallı yüzey dalgalası analizi (MASW) gerçekleştirilmiştir. Sismik test sonuçları, iyileştirilmiş zemin katmanlarındaki sismik dalga (kayma dalgası ve basınç dalgası) hızlarının başlangıç değerlerine kıyasla %50 oranında arttığını göstermiştir. Devamında, sahaların dinamik yükler altındaki davranışı incelemek amacıyla DeepSoil v7 ve Plaxis 2D yazılımları kullanılarak bir boyutlu ve iki boyutlu doğrusal olmayan yer tepki analizleri yapılmıştır. Taban kayasının 15 m derinlikte olduğu killi zeminde yapılan Jet grout zemin iyileştirmesi sonucunda, maksimum spektral ivme değerlerinden çok, maksimum spektral ivme değerlerinin gözlendiği hakim periyotların daha fazla etkilendiği tespit edilmiştir. Taban kayasının 30 m ve 45 m derinlikte olduğu durumlarda hakim periyot değerlerinde herhangi bir belirgin değişim olmazken, maksimum spektral ivme değerlerinin azaldığı gözlenmiştir. Bu sonuçlar, zemin iyileştirme işleminin, özellikle maksimum spektral ivme üzerinde etkili olduğunu ve bu değişikliklerin taban kayasının derinliği ile ilişkili olarak önemli bir ivme azalmasına yol açtığını göstermektedir. Taban kayası derinliği arttıkça hakim periyotun daha genişlediği aynı zamanda maksimum spektral ivmelerin azaldığı gözlemlenmiştir. İki boyutlu Plaxis analiz sonuçlarına göre, jet grout ile yapılan zemin iyileştirmede, dolgu tabakası kalınlığının artmasıyla maksimum spektral ivme ve yeryüzü ivmesi değerlerinde %7 ila %13 arasında bir azalma görülmüştür. Dolgu kalınlığı arttıkça bu azalmalar daha belirginleşmiş, ancak kalın dolgu tabakalarının uzun periyotlu titreşimlere daha duyarlı olduğu tespit edilmiştir. Bu bulgular, dolgu kalınlığının zemin iyileştirme üzerinde önemli bir etkisi olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Recently, in civil engineering applications, the jet grouting method has become widely preferred as a soil improvement technique due to its applicability in various soil types. The jet grout columns, created by injecting high-pressure grout into the soil, compact the surrounding soil and induce consolidation in the soil particles. In this study, jet grouting was applied for ground improvement in a project site located in the Gemlik district of Bursa province to address the predicted bearing capacity and settlement issues. Quality control tests were conducted before and after the ground improvement, and the results were evaluated numerically. After the improvement works, column performance was tested through diameter control, core sample extraction, and pile continuity tests. In addition, to reveal the change in the overall soil properties after jet grouting in clayey soils, seismic cross-hole tests and Multi-Channel Analysis of Surface Waves (MASW) were performed at the construction site. The seismic test results showed that the seismic wave (shear and compressional wave) velocities in the improved soil layers increased by approximately 50% compared to the initial values. Subsequently, to investigate the behavior of the sites under dynamic loads, one-dimensional and two-dimensional nonlinear site response analyses were carried out using DeepSoil v7 and Plaxis 2D software. As a result of jet grouting in the clayey soil with a 15 m deep bedrock, it was found that the dominant periods, where maximum spectral accelerations were observed, were more affected than the maximum spectral acceleration values themselves. In cases where the bedrock was at 30 m and 45 m depth, no significant change in dominant period values was observed, while a decrease in maximum spectral acceleration values was noted. These results indicate that the ground improvement process significantly affects the maximum spectral acceleration, leading to a substantial reduction in acceleration, particularly in relation to the bedrock depth. As the bedrock depth increases, the dominant period widens, and the maximum spectral accelerations decrease. According to the two-dimensional Plaxis analysis results, jet grouting improved the ground, and with increasing thickness of the fill layer, maximum spectral acceleration and surface acceleration values decreased by 7% to 13%. These reductions became more pronounced as the fill thickness increased, although thicker fill layers were found to be more sensitive to long-period vibrations. These findings suggest that the fill thickness has a significant effect on ground improvement.