Sonlu elemanlar ve limit denge yöntemleri ile şev stabilitesi analizi
Slope stability analysis using with the finite elements method and limit equilibrium method
Yazar: ADNAN TEKİN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. M.KUBİLAY KELEŞOĞLU
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, geoteknik mühendisliğinin en önemli problemlerinden bir tanesi olan, şev stabilite problemi konusunda bir çalışma yapılmıştır. Bu çalışmanın amacı şev stabilite analizlerini limit denge ve sonlu elemanlar yöntemlerini kullanarak kazıksız ve kazıklı durumlar için incelemektir. En önemli hedef sonlu elemanlar yöntemi ile dayanım azaltma yöntemini (SRM) birarada kullanarak kayma yüzeyinin şev güvenlik seviyesinin değişimine bağlı olarak oluşumunu belirlemektir. Bu amaca uygun olarak, şev stabilite problemlerinin bilgisayar ortamında, hem limit denge yöntemine göre Slope/W programında hem de sonlu elemanlar yöntemine göre Plaxis programında parametrik analizler yapılmıştır.Çalışma kapsamında incelenen problem, tek bir tabakadan oluşan ve yeraltı su seviyesinin yeterince derinde olduğu bir şevdir. Bu şevin kazıksız ve kazıklı durumlardaki güvenlik seviyeleri Slope/W ve Strength Reduction Method yöntemini esas alan sonlu elemanlar analizleri ile belirlenmiştir. SRM yönteminde şevi oluşturan zemin tabakasının mukavemet parametreleri kademeli olarak azaltılmış ve şevde göçme meydana gelmesi sağlanmıştır. Elde edilen GSSRM değerleri o şevin güvenlik katsayısı olarak tanımlanmış ve limit denge yöntemine göre yapılan analizlerden elde edilen güvenlik katsayısı değerleriyle karşılaştırılmıştır. Ayrıca şevin güvenlik seviyesini arttırmak üzere yerleştirilen kazıkların güvenlik katsayısına ve kritik kayma yüzeyine etkisi de incelenerek şev göçmesinin oluşumuna dair bilgiler elde edilmiştir.Elde edilen sonuçlara göre kazıksız durumda limit denge ve sonlu elemanlar yöntemlerinden benzer güvenlik sayıları elde edilmektedir. Kazıklı durumda ise hem limit denge yönteminde hem de sonlu elemanlar yönteminde kazığı tanıtmak için bir takım düzenlemeler yapmak gerekmektedir. Bu düzenlemeler, elde edilen sonuçların kıyaslanmasını zorlaştırmakla beraber şevin güvenlik sayısı hakkında fikir vermek bakımından faydalı sonuçlar elde edilmektedir.Anahtar kelimeler: şev stabilitesi, dayanım azaltma tekniği, limit denge, sonlu elemanlar, şev stabilitesinin arttırılması, kazıklar.

Abstract:
Slope stability is one of the major design issues in geotechnical engineering. The main point in the analysis of a slope failure is to determine the critical slip surface. Limit equilibrium method is widely used for this purpose. The lowest safety factor obtained from the analysis is used to determine the degree of safety from the collapse of the slope.The limit equilibrium method is an easy tool to determine the safety of a slope by means of estimating the factor of safety. However, all the equilibrium conditions are not always satisfied and the real field stress conditions are not obtained in a limit equilibrium design. Strength Reduction Method (SRM) is commonly used for a couple of decade to overcome the disadvantages of limit equilibrium method. SRM calculations are carried out as the strength parameters of the soil layer are gradually reduced until the slope reaches up to failure.In this study, SRM technique was used with finite element software Plaxis to estimate the critical slip surface of a slope. Limit equilibrium analyses were also with the SLOPE/W software. The details of the SRM technique were discussed using the Plaxis results on Mohr circles. The geometry and the location of the critical slip surface obtained from the limit equilibrium analyses and the SRM are identical for the case without piles. For the case with piles, different slip surface geometry was obtained. For the case with piles, the shear strains were widened over a larger area after the pile whereas the critical slip was almost like a radial surface in the case of without piles. The factor of safety was increased in the case of piles. The effect of the pile location was also investigated by carrying out comprehensive analyses for both, one row and two rows of pile groups.Keywords: Slope stability, strength reduction technique, limit equilibrium, finite element method, safety factor, piles