Slope Stability Analysis in Road Cuts

Year 2025, Volume: 15 Issue: 1, 109 - 115

Sema Nasıroğlu , Mehmet Hayrullah Akyıldız

Abstract

The stability problems observed in the cut section during the highway construction works in Aktaş Village of Siirt Province (eastern Turkey) were analysed by the limit equilibrium and finite element methods, and factor of safety and collapse surfaces were determined. This section is of critical importance since similar high cut sections are frewuently encountered in the study area. In the light of field investigations, laboratory and literature shear strength parameters for analyses were obtained. In stability problems, it is difficult to determine the location and shape of the sliding surface. On the model reflecting the current situation, collapse surfaces were detected and calculations for safety analysis were made by using Plaxis V24 2D, which is based on the finite element method, and Slide2, which is based on the limit equilibrium method. Although the two methods seem compatible in terms of factor of safety, factor of safety obtained with the finite element method are lower. In addition, it has been determined that the finite element method gives more positive and reliable results in terms of determining the locations of failure zones in the soil and obtaining stress deformation curves.

Keywords

Slope stabilitiy, finite element method, limit equilibrium method, landslide

Project Number

MÜHENDİSLİK.23.010

Yol Yarmalarında Şev Stabilite Analizi

Abstract

Bu çalışmada, Karayolları 9. Bölge Müdürlüğü tarafından yürütülen Siirt İli Aktaş Köyü karayolu yapım çalışmaları sırasında yarma kesitinde meydana gelen stabilite sorunları limit denge ve sonlu elemanlar yöntemleri ile analiz edilmiş, güvenlik sayıları ve göçme yüzeyleri belirlenmiştir. Çalışma alanında yüksek kesimli kesimlerle karşılaşıldığından bu kesim kritik öneme sahiptir. Saha incelemeleri, laboratuvar ve literatür verileri ışığında analizler için gerekli kayma mukavemeti parametreleri elde edilmiştir. Stabilite problemlerinde kayma yüzeyinin yerini ve şeklini belirlemek zordur. Mevcut durumu yansıtan model üzerinde sonlu elemanlar yöntemine dayalı Plaxis V24 2D ve limit denge yöntemine dayalı Slide2 ile göçme yüzeyleri tespit edilmeye çalışılmış ve güvenlik analizi hesaplamaları yapılmıştır. İki yöntem güvenlik sayıları açısından uyumlu görünse de sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen güvenlik sayıları daha düşüktür. Ayrıca zemin içerisindeki göçme bölgelerinin yerlerinin belirlenmesi ve gerilme deformasyon eğrilerinin elde edilmesi açısından sonlu elemanlar yönteminin daha olumlu ve güvenilir sonuçlar verdiği tespit edilmiştir

Keywords

şev stabilitesi, sonlu elemanlar yöntemi, limit denge yöntemi, heyelan

Ethical Statement

Bu çalışmada yazarlar “Yükseköğretim Kurumları Bilimsel Araştırma ve Yayın Etiği Yönergesi” kapsamındaki tüm kurallara uyduklarını, ilgili yönergenin “Bilimsel Araştırma ve Yayın Etiğine Aykırı Eylemler” olarak belirtilen başlığı altındaki eylemlerden hiçbirini gerçekleştirmediklerini taahhüt ederler.

Supporting Institution

Bu makale Dicle Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı programında yürütülen doktora tezinden üretilmiş olup, çıkar çatışması içermemektedir.

Project Number

MÜHENDİSLİK.23.010

Thanks

Proje Numarası MÜHENDİSLİK.23.010 olan bu çalışma, Dicle Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi Koordinatörlüğünce desteklenmektedir.

References

• [1] S.L. Kramer, Geotechnical Earthquake Engineering, (1996), pp.466.
• [2] A. Önalp, , E. Arel, Geotenik Bilgisi 2 Yamaç ve Şevlerin Mühendisliği, Birsen Yayınevi, (2004).
• [3] R.L. Schuster, L.M. Highland, “The Third Hans Cloos Lecture. Urban Landslides: Socieconomic İmpacts and Overview of Mitigative Strategies”, Bulletin of Engineering Geology and The Environment, 66 pp.1-27, (2007).
• [4] Türkiye’de Afet Yönetimi ve Doğal Kaynaklı Afet İstatistikleri, (2017). Access Date: 20.12.2023. [Online]. www.afad.gov.tr
• [5] B.M. Das, Principles of Geotechnical Engineering, Boston: Cengage Learning, (1994)
• [6] A.Tekin, “ Sonlu Elemanlar ve Limit Denge Yöntemleri ile Şev Stabilite Analizi”, (Yüksek Lisans Tezi), İstabul Üniversitesi, (2011).
• [7] M.S.Keskin, M. Laman, “Sonlu Elemanlar Yönteminin Şev Stabilitesi Problemlerinin Analizinde Kullanılması”, Çukurova Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt:22 Sayı:1, (2007).
• [8] O.A. Moudabel, “Slope Stability Case By Limit Equilibrium And Numerical Methods”, Doctoral Dissertation, Oklahoma State University, Libya, (2013).
• [9] E. Bol, S. Sert, A. Özocak, “Kazıklı İksa Sistemi ile Şev Duraylılığının Sağlanması” Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21(5), 860-870,(2017).
• [10] N. Huvaj, and E.A. Oğuz, “Probabilistic Slope Stability Analysis: A Case Study”, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 22(5),n1458-1465, (2018).
• [11] C.Z. Büyükağnıcı, ve N.S. Işık, “Şev Duraylılığı Analizlerinde Limit Denge Yöntemeleri, Eurocode 7 ve BS 8006 Standartlarıyla Hesaplanan Başarı Oranlarının Karşılaştırılması” TÜBAV Bilim Dergisi, 12(2), 18-29, (2019).
• [12] M. Gör, “Limit Denge Analizi (Bishop Metodu) İle Kütle Hareketinin Mekanizması ve Önlem Yapısının Analizi: Van İli Örneği”, GÜFBED, 11(2): 597-608, 2021
• [13] W. Mburu, A.J. Li, H.D. Lin, C.W. Lu, “Investigations of Unsaturated Slopes Subjected to Rainfall Infiltration Using Numerical Approaches—A Parametric Study and Comparative Review”, Sustainability, 14, 14465,2022 https://doi.org/10.3390/su142114465
• [14] S. Ullah, M. U. Khan, G. Rehman, “A Brief Revıew Of The Slope Stabılıty Analysıs Methods”. Geological Behavior, 4, 73-77, 2020
• [15] Harita Genel Müdürlüğü, https://www.harita.gov.tr/urun/siirt-fiziki-il-haritasi/336, Erişim tarihi: 17.03.2024
• [16] https://www.mta.gov.tr/v3.0/hizmetler/500bas Access Date: 17.01.2024. [Online].
• [17] TS 1900-2, İnşaat mühendisliğinde zemin lâboratuvar deneyleri - Bölüm 2: Mekanik özelliklerin tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 15-5, 2006
• [18] ISRM (International Society for Rock Mechanics), In: Brown E.T., editor. ISRM suggested method: rock characterization, testing and monitoring, London: Pergamon Pres, 211pp, 1981.
• [19] TS EN ISO 17892-1, Geoteknik Etüt Ve Deneyler - Zemin Laboratuvar Deneyleri - Bölüm 1: Su İçeriğinin Belirlenmesi, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2014.
• [20] TS EN ISO 17892-2, Geoteknik Etüt Ve Deneyler - Zemin Laboratuvar Deneyleri - Bölüm 2: Birim Hacim Kütlenin Belirlenmesi, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2014
• [21] TS EN ISO 17892- 8, Geoteknik Etüt Ve Deneyler - Zemin Laboratuvar Deneyleri - Bölüm 8: Konsolidasyonsuz ve Drenajsız Üç Eksenli Deney, 2018
• [22] ASTM D2487, Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System), 2020
• [23] AASHTO T88,Standard Method of Test for Particle Size Analysis of Soils, (2020).
• [24] AASHTO T89, Standard Method of Test for Determining the Liquid Limit of Soils, 2022
• [25] AASHTO T90, Standard Method of Test for Determining the Plastic Limit and Plasticity Index of Soils, 2020.
• [26] Karayolları Genel Müdürlüğü. Araştırma Mühendislik Hizmetleri Teknik Şartnamesi, 2005
• [27] A. W. Bishop, The use of the slip circle in the stability analysis of slopes, Geotechnique, 5(1), 7-17, (1955). https://doi.org/10.1680/geot.1955.5.1.7
• [28] O.C. Zıenkıewıcz, The Finite-Element Method. 3rd Ed., New York, Mcgraw-Hill Book Co., 787p, (1977).
• [29] Terzaghi, K., Mechanism of Landslides, New York: The Geological Society of America, Berkeley, Volume:83, (1950).
• [30] Marcuson, W.F., Moderator's report for session on earth dams and stability of slopes under dynamic loads, Proceedings, Inernational Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics, St. Louis, Missouri, Vol.3 p.1175, (1981)
• [31] Earthquake Engineering and Soil Dynamics, St. Louis, Missouri, Vol.3 p.1175, (1981). https://tdth.afad.gov.tr/TDTH/main.xhtml 14.02.2024. [Online].
• [32] Rocscience Inc., Slide v. 06 Software, 31 Balsam Ave.,Toronto, Canada, (2024). https://www.rocscience.com
• [33] PLAXIS, User Manual. 2D V.20.02, Delft University of Technology&PLAXIS b.v., The Netherlands, 2020.