Sıvılaşabilir Zeminde Enjeksiyonla İyileştirme Öncesi ve Sonrası Dinamik Davranışın Karşılaştırması Üzerine

Creative Commons License

Korkmaz G., Sarğın S., Öztoprak S.

9. Geoteknik Sempozyumu, İstanbul, Türkiye, 22 - 24 Kasım 2023, cilt.1, ss.103-110, (Tam Metin Bildiri)

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Cilt numarası: 1
  • Basıldığı Şehir: İstanbul
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.103-110
  • Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
  • İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Adresli: Evet

Özet

İri daneli zeminlerin sismik etkiler altındaki dinamik davranışı efektif gerilmenin boşluk suyu basıncı ile ters orantılı azalması, yani sıvılaşma ile açıklanmaktadır. Sıvılaşma kaynaklı yapılarda meydana gelen oturma ve dönmelerin sayısal ve analitik yöntemler ile günümüzde tahmin edilebilmesi ve bu hasarın çeşitli zemin iyileştirme yöntemleri ile azaltılması mümkün olabilmektedir. Bu doğrultuda, bu çalışma kapsamında ilk olarak ince dane oranı yüksek kum zeminin sıvılaşma potansiyeli laboratuvar ortamında tanımlama ve tekrarlı dinamik basit kesme deneyleri ile belirlenmiştir. Ayrıca, düşük bütçeli bir bender eleman deney sistemi ile bu zeminin başlangıç rijitliği farklı çevre basıncı koşullarında ölçülmüştür. Laboratuvarda dinamik davranışı incelenen zeminin alındığı sahada yapılan arazi deneyleri değerlendirilerek; geoteknik karakterizasyon yapılmış ve zemin profili belirlenmiştir. İdealize edilen bu zemin profili üzerinde, literatürde kabul görmüş ve sıvılaşmayı belirleyen analitik yaklaşımlar kullanılarak her tabaka için sıvılaşma potansiyeli belirlenmiştir. Daha sonra belirlenen zemin profili bir sonlu elemanlar metodu yazılımı olan Plaxis 2D ile modellenmiş ve zaman-tanım alanında, yerel zemin sınıfına uygun ölçeklenmiş kayıt kullanılarak konsolidasyonlu ve konsolidasyonsuz dinamik analizler gerçekleştirilmiştir. Sıvılaşma durumunda iyileştirme yönteminin performansını değerlendirmek üzere, programda hazır olarak bulunan sıvılaşma bünye modelleri hem tekrarlı basit kesme hem de arazi CPT verileri göz önünde bulundurularak kalibre edilmiştir. Enjeksiyonla yapılan iyileştirme sonrası durum için bünye modeli kalibrasyonu ve zemin özellikleri güncellenmiş; dinamik analizler tekrarlanmıştır. Yapılan sayısal analizler sonucunda, enjeksiyonla iyileştirme yönteminin kumlu zeminlerde sıvılaşma kaynaklı oturmaları oldukça sınırlamıştır. Buna ilaveten, İyileştirme öncesi ve sonrası durumda zemin ortamında deprem etkisinde oluşan ilave boşluk suyu basıncı değerleri karşılaştırılmış ve iyileştirme sonrası durumu temsil eden analizde boşluk suyu basıncı oluşumunun engellendiği ortaya konmuştur.

 

The dynamic behavior of coarse-grained soils under seismic effects is explained by the decrease in effective stress, which is inversely proportional to the pore water pressure, called liquefaction. The amount of settlement and tilting that occur in structures due to liquefaction in such soils can be estimated by using numerical and analytical tools, and this damage can be reduced by various soil improvement techniques. In this study, first, the liquefaction potential of sandy soils with high fine content is defined in the laboratory environment through cyclic dynamic simple shear tests. Additionally, the initial stiffness of this soil was measured under different confining pressure conditions using a low-cost bender element test system. The geotechnical characterization is determined by evaluating field tests conducted on the soil whose dynamic behaviour is examined in the laboratory. The probability of manifestation of the liquefaction for each soil layer is predicted by using analytical approaches accepted in the literature and used to idealize this soil profile. After the soil profile determined according to the results of analytical methods is modeled using the finite element method software Plaxis 2D, and consolidated and unconsolidated dynamic analyses were performed in the time domain using scaled records depending on local soil conditions. In order to evaluate the performance of the improvement method in case of liquefaction, the available liquefaction constitutive models (PM4Sand, UBC3D-PLM) in the program are calibrated by considering both cyclic simple shear and field CPT/SPT data. The soil model calibration and soil properties are updated after the improvement through injection, and dynamic analyses are re-run. According to findings from the numerical analyses, it can be concluded that the injection method is an effective method in mitigating liquefaction-induced settlement and tilting in sandy soils. In addition to this, the excess pore water pressure values induced by earthquake excitations in the soil environment are compared before and after improvement, and it is revealed that pore water pressure generation is considerably prevented in the dynamic analysis representing the post-improvement condition.