Taş kolon ile şev iyileştirmesinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of slope stabilization by stone column
Yazar: MUSTAFA VEKLİ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA AYTEKİN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Sonlu elemanlar = Finite elements ; Taş kolonlar = Stone columns ; Zemin iyileştirme = Soil improvement ; Şevler = Slopes

Özet:
Yumuşak zeminlerde taş kolonların kullanımı son otuz yılda önemli bir zemin iyileştirme tekniği olarak ortaya çıkmıştır.Bu çalışmada, şev içerisine farklı aralıklarla yerleştirilen taş kolonların, şev stabilitesine etkisi, şevli zemin üzerine yerleştirilen temelin taşıma kapasitesi ve oturma özellikleri laboratuar ortamında küçük ölçekli model deneyler yapılarak araştırılmıştır. İlk olarak taş kolonsuz halde, kil şevin taşıma gücü ve oturma özellikleri incelenmiştir. Daha sonra şevli zemin içerisine taş kolonlar farklı s/D (Taş kolonların merkezleri arası mesafe/ Taş kolon çapı) oranlarında yerleştirilerek taşıma gücü ve oturma özellikleri incelenmiştir. Deneyler s/D= 2, 3, 3.5 ve 4 oranları için yapılmıştır. Yapılan deneyler, sonlu elemanlar yazılımı olan Plaxis bilgisayar programı kullanılarak modellenmiş ve sayısal çözüm yapılmıştır. Deneysel sonuçlar ve sayısal analiz sonuçları değerlendirildiğinde, taş kolonlarla iyileştirme yapıldıktan sonra şevli yumuşak zemin üzerine inşa edilecek yapıların taşıma güçlerinin arttığı, oturmaların ise azaldığı görülmüştür. Ayrıca s/D oranı azaldıkça taşıma gücünde artma, oturmada ise azalma meydana gelmiştir.Taş kolonların şev stabilitesine etkisinin araştırılması amacı ile tek tabakalı zemin durumu, iki tabakalı zemin durumu ve şev rezervuarında su bulunmasını inceleyen parametrik çalışma yapılmıştır. Çalışmada analizler farklı şev açıları, farklı c/( ? H) oranları ve farklı s/D oranları için Plaxis ile yapılmıştır. Yapılan analizlerden taş kolonların şevlerin stabilitesini, farklı parametrelerin etkisine bağlı olarak 1.18~1.62 kat artırdığı bulunmuştur. Analizler sonucunda taş kolonla iyileştirilmiş şevlerin güvenlik sayıları ve güvenlik sayıları iyileştirme faktörleri (GİF) grafikler ve tablolar halinde verilmiştir. Çalışmada verilen tablo ve grafiklerin, kısa süre içerisinde başlanıp bitirilmesi gereken uygulamalarda ve ön projelendirme aşamasında mühendisler için oldukça yararlı olacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Use of stone columns in soft soils has emerged as a major ground improvement technique for the last three decades.In this study, an investigation has been performed to see effect of stone columns placed in a slope in soft soil with a ratio of distance between stone column axis to their diameters (s/D) on slope stability, ultimate bearing capacity, settlement of the foundation rested on top of slope on a small scale laboratory model. Firstly, ultimate bearing capacity and settlement properties of soil were determined with no stone columns. Then, some values of soil were determined after the installation of stone columns with various ratios of s/D (distances between stone column centers/columns diameters). The ratios of (s/D) were 2, 3, 3.5 and 4. Tests carried out in the laboratory were simulated and numerically analyzed using Plaxis computer code which is software uses finite elements. From results of the tests and numerical analyses, bearing capacities of structure constructed on the soft soil with slope were increased; settlements were decreased after improvement with stone column. Furthermore, some increment at the bearing capacity, and some reduction at the settlements were occurred with the reduction of s/D ratios.To investigate effect of stone columns on the slope stability, a parametric study was carried out examining cases with single layer, double layer and presence of water in the reservoir side of the slope. Analyses in the study were performed by Plaxis for various slope angles, ratios of c/( ? H) and ratios of s/D. From the analyses performed, it was found that the stone columns redoubled 1.18 ? 1.62 fold stability of slope as relative effect of different parameters. Factor of safety and improvement factor of safety (GİF) of slopes improved with stone column are given in Tables and Figures. It is thought of that tables and figures given in this study are helpful for engineers at the applications where required promptly to be begun and to be completed.