Deprem kaynaklı zemin sıvılaşmasının dolgu barajların deformasyon davranışına etkisi
The effect of soil liquefaction due to earthquakes on the deformation behavior of fill dams
Yazar: BURAK SELEK
Danışman: PROF. DR. NİHAT SİNAN IŞIK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Deprem sırasında dolgu barajların güvenliği, sıvılaşma riski taşıyan zemin tabakalarının davranışlarıyla yakından ilişkilidir. Depremler esnasında, zemin tabakalarının sıvılaşma eğilimi, zemin dayanımının azalmasına ve baraj stabilitesinin tehlikeye girmesine neden olabilir. Bu risk, deprem süresi ve ivme değerlerine bağlı olarak farklı şekillerde ortaya çıkar. Uzun süreli sarsıntılar geniş alanlarda sıvılaşmaya yol açarak barajın genel stabilitesini etkilerken; kısa süreli fakat yüksek ivmeli sarsıntılar, özellikle kritik bölgelerde yoğun sıvılaşma ve deformasyona neden olabilir. Bu nedenle, baraj tasarımında ve güvenlik analizlerinde depremler sırasında oluşabilecek bu farklı davranışların dikkate alınması büyük önem taşır. Homojen dolgu barajlar, tek tip bir malzeme kullanılarak inşa edildikleri için sıvılaşma ve deformasyon eğilimlerinin daha sade bir model üzerinden değerlendirilmesine olanak tanır. Bu özellikleri sayesinde, farklı deprem senaryoları altında zemin tepkileri daha net bir şekilde analiz edilebilir, dolayısıyla bu tür barajlar üzerinde yapılan çalışmalar zemin sıvılaşmasının etkilerini anlamak açısından değerli bilgiler sunar. Bu çalışmada, sıvılaşma ve deformasyon davranışlarının dolgu barajlar üzerindeki etkilerini değerlendirmek amacıyla düşük yükseklikte tipik zonlu kesite sahip bir baraj ve homojen dolgu bir baraj üzerinde analizler gerçekleştirilmiştir. Farklı deprem senaryoları altında yapılan bu analizlerde, baraj gövdesi, temel ve kritik bölgelerde oluşan yatay ve düşey deplasmanlar, boşluk suyu basınç değişimleri ve gerilme dağılımları ayrıntılı olarak incelenmiştir. Elde edilen bulgular, uzun süreli sarsıntıların geniş alanlarda zemin sıvılaşmasına ve deformasyona yol açtığını; kısa süreli ve yüksek ivmeli sarsıntıların ise belirli noktalarda ani sıvılaşma riskini artırarak stabiliteyi tehdit ettiğini ortaya koymaktadır.

Abstract:
The safety of earth-fill dams during earthquakes is closely linked to the behavior of soil layers prone to liquefaction. During seismic events, the tendency for soil layers to liquefy can lead to a reduction in soil strength, jeopardizing the stability of the dam. This risk manifests differently depending on the duration and acceleration values of the earthquake. Long-duration shaking can trigger widespread liquefaction, affecting the overall stability of the dam, while short-duration but high-acceleration shaking can cause intense liquefaction and deformation, particularly in critical areas. Therefore, it is essential to consider these varying behaviors in dam design and safety analyses. Homogeneous fill dams, constructed with a single type of material, allow for a clearer assessment of liquefaction and deformation tendencies due to their simpler structural model. This characteristic makes it easier to analyze soil responses under different earthquake scenarios, providing valuable insights into the effects of soil liquefaction In this study, in order to evaluate the effects of liquefaction and deformation behaviors on embankment dams, analyses were carried out on a low-height zoned embankment dam with a typical zoned section and a homogeneous embankment dam. These analyses, performed under various earthquake scenarios, focused on the horizontal and vertical displacements, changes in pore water pressure, and stress distributions occurring in the dam body, foundation, and critical regions. The findings reveal that long-duration shaking leads to widespread soil liquefaction and deformation, while short-duration, high-acceleration shaking increases the risk of sudden liquefaction at specific points, posing a threat to stability.