Bir demiryolu dolgusu altında oluşan oturmaların farklı iyileştirme yöntemleri ile sayısal olarak incelenmesi
The investigation of different improved methods for the settlement under a railway embankment by numerical analyses
Yazar: MÜSLİM ERGEL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT TONAROĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Aşırı oturmalar, hem üst yapı hem de çevre yapılar açısından ciddi tehlikeler teşkil etmektedir. Bu oturmaların temel sebepleri, zeminin taşıyamayacağı yapı yüklerine maruz kalması ya da yeraltı su seviyesinin indirilmesi olabilir. Oturma, kohezyonlu zeminler için, genellikle yük altında zemin içindeki suyun bir miktarının dışarı çıkmasıyla meydana gelen boşluk hacminin azalması ve zemin danelerinin birbirine yaklaşması sonucu ortaya çıkan düşey deformasyon olarak tanımlanır (konsolidasyon oturması). Oturma mertebesi, maruz kalınan yük ile süre arasındaki ilişki ile belirlenir. Süre, inşaat planlamasında en önemli faktörlerden birisidir. Özellikle, ince daneli suya doygun yumuşak zeminlerde, yapı yükü ve/veya sürşarj kaynaklı aşırı oturma problemleri inşa faaliyeti başlamadan önce elimine edilmelidir. 
Bu amaçla; özellikle ince daneli suya doygun zeminlerde, zeminin maruz kalacağı yapı yükünden dolayı oluşması olası oturma miktarı eğer aşırı oturma oluşma olasığını ortaya koyuyorsa, değer kabul edilebilir değerlere getirilecek şekilde, ya yük azaltılmalı ya yapı boyutu değiştirilmeli ya da zeminin iyileştirilmesi gerekmektedir. Zemin iyileştirme yöntemi uygulanacaksa, literatürde yer alan yöntemlerden birisi ya da birkaçı, zemin cinsi ve sınıfı dikkate alınarak uygulanabilir.
Bu çalışmada, bir demiryolu dolgusu altındaki zeminde meydana gelen oturma durumu, önyükleme, prefabrik düşey dren, prefabrik düşey drenli önyükleme ve derin karıştırma metodları için sayısal analizlerle incelenmiştir. İdealize edilmiş zemin profili, sahada gerçekleştirilen sondajlar sonucunda belirlenmiş; profildeki zeminlerin özellikleri ise arazi ve laboratuvar deneyleri ile tespit edilmiştir. Sayısal analizlerde kullanılan dren, geogrid ve dolgu özellikleri, sahada uygulanan proje değerleriyle uyumlu olarak seçilmiştir. Tüm analizler, Plaxis 2D programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 
Gerçekleştirilen sayısal analizlerin sonuçlarına göre; hem prefabrik düşey drenler ile önyükleme hem de derin karıştırma metodu uygulamasının, oturma değerlerini düşürdüğü görülmüştür. Ayrıca, sahada uygulanan iyileştirme yöntemi ile arazide elde edilen değerler ile bu çalışmada gerçekleştirilen sayısal analizler sonucunda elde edilen değerler karşılaştırılmış ve her iki değer arasında dikkat çekici bir yakınlık belirlenmiştir.

Abstract:
Excessive settlements pose serious risks to both the proposed and the existing structures. The main reasons for these excessive settlements may be that soil layers are subjected to external loads that it cannot carry or the groundwater level is lowered. Settlement, for cohesive soils, is generally defined as the vertical deformation resulting from the reduction of the pore volume caused by the drainage of some of the water in the soil under load and so solids are closer to eachother (consolidation settlement). The rate of settlement is determined by the relationship between the load and the duration. Duration is one of the most important factors in construction planning. Particularly, in fine-grained, saturated soft soils, excessive settlement-related problems due to structural load and/or surcharge must be eliminated before construction work is started. 
For this purpose; particularly in fine-grained saturated soils, if the amount of settlement that is likely to occur due to the building load to which the soil will be subjected indicates the possibility of excessive settlement, either the load should be reduced, the building size should be changed, or the soil should be improved to achieve the value to acceptable values. If a soil improvement method is to be applied, one or more of the methods in the literature can be applied, taking into account the soil type and class.
In this study, the settlement-related condition occurring in the soil under a railway embankment was investigated by numerical analyses for preloading, prefabricated vertical drain, preloading with prefabricated vertical drain and deep mixing methods. The idealized soil profile was determined as based on bore-holes carried out in the field; the properties of the soils in the profile were determined by in-situ and laboratory tests. The needed material properties for drain, geogrid and embankment used in the numerical analyses were selected to be compatible with the values in the project implemented in the site of interest. All the analyses were performed by using Plaxis 2D program.
According to the results of the numerical analyses performed, it was observed that the application of both preloading with prefabricated vertical drains and deep mixing method reduced the settlement values. In addition, in this study,  it has been shown that the final settlement value obtained form the numerical analyses carried out for the soil improvement technique applied in the field and the final settlement value realized in the field are quite close.