Yumuşak zeminler üzerine oturan dolgu barajlarda deformasyonların deneysel ve nümerik yöntemlerle belirlenmesi
Determination of deformations in earth dams constructed on soft soils by means of experimental and numerical analysis
Yazar: HAVVANUR KILIÇ
Danışman: PROF. DR. SÖNMEZ YILDIRIM
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2000
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Alibey barajı = Alibey dam ; Barajlar = Dams ; Deformasyon = Deformation ; Dolgu barajlar = Fill dams ; Gerilme = Stress ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Yumuşak zemin = Soft soil

Özet:
ÖZET Yumuşak zemin tabakaları üzerine inşa edilecek toprak dolgular altında, temel zemininde meydana gelecek deformasyonlar, düşey deformasyonlar ve yanal deformasyonlar olarak genelleştirilebilir. Yumuşak suya doygun kohezyonlu bir zemin tabakası üzerine toprak dolgu yerleştirildiğinde temel zemininde meydana gelecek ani ve zamana bağlı düşey ve yanal hareketlerin belirlenmesi için ise deformasyon analizlerinin yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada davranışı incelenen Alibey barajı ve temel zemini sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak nümerik olarak modellenmiştir. Barajın temel zeminindeki jeolojik katmanlar ve barajın aşamalı dolgu inşaatının gözönüne alındığı sonlu elemanlar modelinde gerilme-şekil değiştirme ve konsolidasyon analizleri birlikte yapılmıştır. Dolgu aşamaları ayn ayrı gözönüne alınarak herbir aşama sonunda temel zemininde meydana gelen gerilme artışları ve yer değiştirmeler ile boşluk suyu basınçlanndaki artışlardan dolayı ortaya çıkan konsolidasyon oturmaları, inşaat sırasındaki bekleme sürelerine göre analiz edilmiştir. Arazi ölçümleri ile nümerik analizden belirlenen sonuçlar karşılaştırıldığında oturmaların birbiriyle uyumlu olduğu belirlenmiştir. Ancak yanal yer değiştirmeler ve boşluk suyu basıncı değişimlerinde aynı uyum sağlanamamıştır. Deformasyonlann laboratuarda deneysel olarak belirlenebilmesi için yürütülen çalışmada laboratuarda yeniden yapılandırılmış, blok zemin örnekleri kullanılmıştır. Hazırlanan blok örnekten üç eksenli hücreye zemin örneği aktarılmış ve non-lineer elasto-plastik nümerik analizlerden aşamalı yükleme sonucunda elde edilen yanal ve düşey efektif asal gerilmeler deney örneği üzerine anizotropik koşullarda aşama aşama uygulanarak oluşan düşey yer değiştirmeler ölçülerek birim deformasyonlar belirlenmiştir. Herbir kesitte yeşil kilde ve siyah kilde ölçülen ve hesaplanan düşey birim deformasyon değerlerinin birbiriyle oldukça uyumlu olduğu görülmüştür. Anahtar kelimeler : Yumuşak zemin, deformasyonlar, gerilme ve şekil değiştirme, oturma, sonlu elemanlar metodu, coupled analiz, non-lineer analiz. XV

Abstract:
ABSTRACT Deformations which may occur beneath embankments designed and constructed on soft soils can be generalized as vertical and horizontal deformations. When an embankment is constructed on a saturated cohesive soft soil, it is a necessity to perform a deformation analysis in order to investigate the immediate and time dependent vertical and lateral displacements which will occur in the soft ground. In this study, Alibey dam and the natural foundation soil have been numerically modelled by utilising finite element method. A coupled analysis tecnique has been carried out to investigate the stress-strain-consolidation behaviour of the soil ground by using the finite element method in which the presence of geological layers and the staged embankment loading are considered. Considering the each embankment loading stage individually stress increments, displacements and consolidation settlements that take place in the soil ground resulted from pore pressure increments occured after each stage of construction has been analysed depending on the length of time waited for the next loading during the construction stage. While there is a good agreement between the settlements computed from analysis and the settlements obtained from the field measurements, it is designated that the same consistency wasn't achieved considering the variations of lateral displacements and pore pressures. In order to determine the deformations by means of laboratory tests, reconstituted block samples were utilised. The strains were determined in the triaxial tests by measuring the vertical displacements that took place by conducting the vertical and horizontal effective principal stresses stage by stage on the prepared block samples under unisotropic conditions. The principal stresses applied to the samples were obtained from the non-linear elasto-plastic analysis which modelled the staged loading at site. The values of strains computed from the numerical model were found to be in close agreement with those of the laboratory measurements in all axes. Key Words : Soft soil, deformations, stress and strain, settlement, finite element method, coupled analysis, non-linear analysis. XVI