Dolgu baraj tasarımında Türkiye pratiği
Turkish practice on designing of embankment dam
Yazar: ABDULLAH KARADAĞ
Danışman: PROF. DR. HASAN TOSUN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Toprak dolgu barajların genel stabilitesi, iki ayrı esasta değerlendirilir. Birincisi, statik deformasyon analizidir. Bu analizde, ilave yükten dolayı dolgu malzemesi ve temel zemini içindeki hacimsel değişme, yanal yayılma veya kayma hareketi sonucunda ortaya çıkan deformasyonun büyüklüğü ve hızı hesaplanır. İkincisi ise statik stabilite analizidir. Bu yöntemde dolgu şevleri, dolgu malzemesi ve temel zemini özellikleri ile yerel zemin koşulları dikkate alınarak analiz edilir. Farklı yükleme koşulları için memba ve mansap şevlerinin stabilitesi değerlendirilir ve güvenlik sayıları hesaplanır. Hesaplanan bu değerlerin, şartnamelerde ve standartlarda yeralan ilgili değerleri sağlaması yeterli görülür. Analizlerde deprem durumu, en büyük yer ivmesinin (PGA) fonksiyonu olarak tanımlanan bir sismik katsayı ile temsil edilir.

Dolgu barajların stabilite analizleri; bir potansiyel göçme düzlemi boyunca yer alan malzemelerin kayma dayanımlarının belirlenmesini gerekli kılar.  Efektif gerilme esasında Mohr-Coulomb göçme kriterlerine ait klasik eşitlik kullanılarak kayma dayanımı hesaplanır.  Drenajsız kayma dayanımlarına bağlı olarak oluşan kayma dayanımı, zeminin göçme öncesi sahip olduğu efektif konsolidasyon basıncının bir fonksiyonudur.  Şev stabilite analizinde dikkate alınan efektif konsolidasyon basıncı, göçme öncesi potansiyel göçme yüzeyine etkiyen normal efektif gerilme olarak değerlendirilir.

Toprak ve kaya dolgu barajların stabilite analiz yöntemlerinde, genellikle dairesel ve düzlemsel göçme yüzeylerine göre hesaplamalar yapılır. Barajların stabilite analizi, daima sınır denge yöntemleri kullanılarak yapılır.  

Bu araştırmada, seçilmiş otuz-dört dolgu barajların şev stabilitesi ile ilgili tasarım esasları incelenmiştir. Farklı yükleme koşulları için güvenlik sayıları belirlenmiş, her bir baraj için kritik durum tespit edilerek ülkemiz pratiği ile değerlendirmeler yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Baraj, toprak dolgu baraj, kaya dolgu baraj, şev stabilitesi, Dönüştürülmüş Bishop Yöntemi

Abstract:
There are two major methods to evaluate dam stability. First one is deformation analysis, in which the speed and magnitude of deformation in foundation soil and embankment materials are determined as based on volumetric change, lateral expansion or shear movement, which is resulted by additional embankment loads. Second one is static stability analysis. In this method, slopes of embankment are analyzed considering the properties of embankment materials and foundation soils.  In other words, the stability for upstream and downstream slopes of embankment is assessed and then factor of safety is calculated. The calculated value of safety factor should provide the required value given in specification and engineering codes. For earthquake case, a seismic coefficient is considered on basis of Peak Ground Acceleration (PGA) obtained from seismic hazard analysis.

The slope stability analyses require shear strength of materials on the potential slip surface.  The effective shear strength is determined by means of conventional Mohr-Coulomb failure criteria.  The undrained shear strength is based on the effective consolidation pressure at failure case. Effective consolidation pressure is considered as effective stress acting on normal direction to potential failure surface.

The methods of slope stability used for earth and rockfill dams, circular and consideration failure surface is considered.  The slope stability analysis of embankment dams is always executed considering by limit equilibrium methods.  

In this research, thirty-four embankment dams were investigated interms of their slope stability. Safety factors were determined for various loading conditions for each dam.  As based on the results of this research, Turkish practice on designing the slopes for embankment dams was evaluated.

Keywords: dam, earthfill dam, rockfill dam, slope stability, modified Bishop method