Considerations On The Stability Analyses Of Geomembrane Faced Embankment Dams And Slope Optimization - Kızık Dam Case

Öz

Baraj mühendisliğinde, dolgu barajların geçirimsizlik perdesini kil çekirdek yerine geomembran malzeme kullanarak sağlamak uygulamada ve tasarımda tercih edilen yaygın bir uygulama değildir. Çünkü bir barajın yıkılması durumunda, barajın mansabındaki geniş alanlar boyunca çok büyük zararlar ve kayıplar meydana gelir. Bundan dolayı baraj mühendisleri barajların su geçirimsizliğini sağlamakta geomembranları kullanmak noktasında geomembranların üzerinde oluşacak bir yırtılma ve delik neticesinde baraj dolgusunda sızma basınçları oluşur diye çekingen davranmaktadırlar. Bu sebeple, mühendisler tasarımlarında daha ziyade geleneksel ama mühendislik davranışları iyi bilinen beton kaplama, kil dolgu veya asfalt membran gibi malzeme ve yöntemleri tercih etmektedirler. Fakat bununla birlikte son yıllarda dünyada barajın su geçirimsizliğini temin etmek için, geomembran kaplı küçük dolgu baraj tasarım ve inşaatları görülmeye başlanmıştır. Türkiye’de ve dünyada 30 yüksekliğin altında bu tür bazı barajlar tasarlanmış ve inşa edilmiş olup bir kısmı da inşaat aşamasındadır. Bu çalışmada, memba şevi geomembran kaplı dolgu barajların şev stabilitesi açısından kritik yükleme şekillerinin klasik kil çekirdekli barajlardan farklı olduğu baraj tasarım mühendisleri için gösterilmiştir. Bu çalışma, baraj mühendisleri için, Kızık barajı şev stabilite analizleri vasıtasıyla, geomembran kaplı dolgu barajların stabilite analizlerindeki önemli kriterleri ve analiz şekillerini anlatan teknik bir kaynak ve rehber hükmünde olacaktır. Ayrıca bu çalışma geomembran kaplı baraj tasarımında dikkat edilmesi gereken diğer önemli hususları da izah etmektedir. Bunlara ilave olarak, geomembran kaplı dolgu barajların şevlerini ekonomik ve teknik açıdan nasıl optimum olarak analiz edileceği sunulmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Geomembran sentetikler
• dolgu barajlar
• şev stabilitesi
• kritik yükleme
• optimum şev tasarımı

Considerations On The Stability Analyses Of Geomembrane Faced Embankment Dams And Slope Optimization - Kızık Dam Case

Abstract

It is not so common in dam engineering to design and construct earthfill dams with waterproof geomembrane liners instead of using clay cores. Since any dam failure cause catasrophic results and disasters over large areas located on the downstream side of the dams, dam design engineers generally hesitate using geomembrane liners wherein any holes on the liners may cause seepage forces within the embankment materials.  Therefore, engineers mostly prefer to use with well known traditional materials such as concrete face, clayfill, and asphalt membrane to provide water tightness for embankment dams. However, in recent years, in the World, there is an attempt to use geomembranes on the upstream faces of embankment dams as water barriers. There are recently some small dams with geomebrane water barriers constructed less than 30 meter heights in Turkey and in the World. In this study, for dam design engineers, it is shown that critical slope loading cases for dam slopes with geomembrane liners are different than those for conventional embankment dams with clay cores. So, this study will provide a technical source and a guide for dam engineers by the way of explaining some important criteriums to analyze and design the slope of the geomembrane faced embankment dams along with Kızık dam.  In addition this study briefly discusses also some other design principles of geomembrane faced dams. Moreover, the study shows how to optimize the outher slopes of geomembrane faced embankment dams in terms of safety and economy.  

Keywords

• Geomembrane liners
• embankment dams
• slope stability
• critical loading
• optimum slope design

References

1. Koerner, R. M. and Wilkes, J. A. 2012. 2010 ICOLD Bulletin on Geomembrane Sealing Systems for Dams, Geosynthetics, April.
2. Poulain,D., Peyras, L., and Meriaux, P. 2011. Feedback and guidelines for geomembrane lining systems of mountain reservoirs in France, geotextiles and Geomembranes 29, Elsevier, 415-424.
3. Mendoza, C.F.J., Gisbert, A.F., Izquierdo, A.G. and Bovea, M.D. 2009. Safety factor monograms for homogeneous earth dams less than ten meters high, Engineering Geology 105, Elsevier, 231-238.
4. Toloiyana, A., Abustana, I., Selamata, M.R. and Ghaffari, Sh. 2009. A comprehensive method for analyzing the effect of geotextile layers on embankment stability, geotextiles and Geomembranes 27, Elsevier, 399-405.
5. Briancon, L., Girard H., and Poulain D. 2002. Slope stability of lining systems- experimental modelling of friction at geosynthetic interfaces, Geotextiles and geomembranes-20, Elsevier, 147-172.
6. State Hydraulic Works. 2013. Kızık Dam Studies, Isparta, Turkey.
7. STABL. 1975. Ronald A. Siegel, Purdue University code.
8. WinStabl software 1997, Peter J. Bosscher, University of Wisconsin, Madison, USA.