Çukurova bölgesindeki yumuşak killerin mühendislik davranışının ileri düzey zemin modelleri ile incelenmesi
Investigation of engineering behavior of soft soil located Cukurova region by constitutive soil models
Yazar: FİRDEVS UYSAL
Danışman: DOÇ. DR. ABDÜLAZİM YILDIZ
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yumuşak kil zeminlerde sonlu elemanlar yöntemine dayalı ileri düzey geoteknik tasarımlarda genellikle izotropik elasto-plastik Modifiye Cam Kili modeli kullanılır. Bununla birlikte doğal killerde dokusal anizotropi ve yapı önemli iki özelliktir. Yumuşak killerin gerilme deformasyon davranışının modellenmesinde bu özellikler çok önemli bir yere sahiptir. Bu nedenle anizotropi, yapısal bağ bozulması ve krip gibi killerin temel özelliklerini anlaşılır bir tarzda modelleyebilen ileri düzey zemin modellerine ihtiyaç vardır. S-CLAY1 ve S-CLAY1S son yıllarda geliştirilmiş ileri düzey zemin modelleridir. S-CLAY1 zemin modeli plastik anizotropiyi dikkate alırken S-CLAY1S zemin modeli ise, plastik anizotropiye ilave olarak killerdeki bağ kuvvetlerinin bozulması ile oluşan etkileri dikkate almaktadır. Bununla birlikte bu modeller için gerekli parametrelerin belirlenmesinde yaşanan zorluklar ve bazı parametreler için özel deneylere ihtiyaç duyulması nedeniyle bu modellerin geoteknik tasarımlarda kullanımı çok yaygın değildir. Bu tez çalışmasında her iki S-CLAY modelinin Çukurova bölgesinde yer alan iki farklı noktadaki yumuşak kil zeminlerin modellenmesindeki kullanımı araştırılmıştır. Model parametreleri modeller için önerilen yöntemler kullanılarak standart laboratuvar deneylerinden belirlenmiştir. Laboratuvar deneylerinin nümerik simülasyonları yapılarak modellerin geçerliliği araştırılmıştır. Karşılaştırma için izotropik Modifiye Cam Kili modeli ile de analizler gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasının sonunda Çukurova bölgesinde yer alan kil zeminler üzerine inşa edilecek yapay bir dolgu probleminin sonlu elemanlar yöntemi ile analizi gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçları bu tür bir problemin tasarımında anizotropinin ve yapısal bağ bozulması etkilerinin dikkate alınmasının ne kadar önemli olduğunu ortaya koymaktadır.

Abstract:
Advanced geotechnical design on soft clays has often been based on finite-element analyses using isotropic elasto-plastic modified cam clay model. Natural clays, however, exhibit anisotropy and the effect of bonding between particles. These features are very important in modelling the stress strain behaviour of soft clays. Therefore, there is a need for a constitutive model that can adequately account for fundamental features of soil, such as anisotropy, destructuration, and creep in a relatively simple manner. Two recently proposed constitutive models are namely S-CLAY1 which accounts for initial and plastic strain induced anisotropy, and its extension, called S-CLAY1S which accounts, additionally, for interparticle bonding and degradation of bonds. However, the application of these models to practical geotechnical design is not common, because the determination of the model input parameters is often cumbersome, and it may even require nonstandard laboratory tests. In this study, S-CLAY1 and S-CLAY1S models are applied to represent the soft clay in two different locations in Cukurova Region. The model parameters were determined from the results of standard laboratory tests by using well-defined methodologies. Furthermore, the models have been successfully validated against experimental data simulating laboratory tests. For comparison, the tests is also analysed with the isotropic modified cam clay model. Finally, the construction and consolidation of a benchmark embankment constructed on soft soil deposits at Cukurova region was analysed with the finite-element method using three different constitutive models (S-CLAY1, S-CLAY1S and MCC) assuming soil parameters corresponding to natural Cukurova clay. The simulations demonstrate that for this type of problem it is important to account for the anisotropy and destructuration in geotechnical design.