Toprak Dolgulu Barajlarda Gövde Duraylılığının Limit Denge ve Sayısal Analiz Yöntemleri ile Değerlendirilmesi: Türkiye’den Bir Atık Barajı Örneği

Yıl 2016, Cilt: 6 Sayı: 2, 157 - 173, 31.07.2016

Selçuk Alemdağ

https://doi.org/10.17714/gufbed.2016.06.015

Cited By: 4

Öz

Bu çalışmada sıkıştırılmış kil dolgu olarak inşa edilmiş ve ömrünü tamamlamış atık barajı gövdesinin 3m yükseltilmesi sonrasında oluşacak yeni baraj gövdesinin duraylılığı, limit denge ve sayısal analiz yöntemleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Limit denge analizlerinde öncelikle işletme ömrünü tamamlamış atık barajının siltasyon ve sismik yük etkisi altındaki duraylılığı Bishop yöntemi ile değerlendirilmiş ve güvenlik sayısı 2.167 bulunmuştur. Daha sonra, yüksekliği 3 m artırılmış olan baraj gövdesinin duraylılığı limit denge analizleri ile 4 aşamada değerlendirilmiştir. İlk aşamada siltasyon ve sismik yükler dikkate alınmaksızın inşaat sonrası durum için duraylılık analizi gerçekleştirilmiş ve güvenlik sayısı 2.171 olarak bulunmuştur. Diğer aşamalarda ise duraylılık analizleri siltasyon yükü ve hem siltasyon hem de sismik yük dikkate alınarak yapılmıştır. Güvenlik sayıları sırasıyla 1.946 ve 1.443 olarak belirlenmiştir. Benzer şekilde, yeni baraj gövdesinin duraylılığı siltasyon ve sismik yük dikkate alınmaksızın kayma dayanımı azaltma yöntemi (FE-SSR) ile analiz edilmiş ve güvenlik sayısı 2.16 bulunmuştur. Siltasyon yükü ve hem siltasyon hem de sismik yükler dikkate alınarak yapılan duraylılık analizlerinde, güvenlik sayıları sırasıyla 1.97 ve 1.23 olarak belirlenmiştir. Duraylılık analizlerinden elde edilen sonuçlar, güvenlik sayılarının dolgu barajlar için alt limit olan 1.2 den büyük olduğunu ve baraj yüksekliğinin artırılmasından sonra herhangi bir duraysızlık sorunun oluşmayacağını göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

Atık Barajı, Bishop yöntemi, Duraylılık, Maden atığı, Sonlu elemanlar yöntemi

Kaynakça

• Abramson, L.W., Lee, T.S., Sharma, S., Boyce, G.M., 2001. Slope Stability and Stabilization Methods, 2nd edn: Wiley, New York, 736p.
• Akgün, A., 2011. Assessment of Possible Damaged Areas Due to Landslide-İnduced Waves at a Constructed Reservoir Using Empirical Approaches, Kurtun (North Turkey) Dam Reservoir Area, Nat Hazards Earth Syst Sci, 11(5), 1341-1350.
• Alemdağ, S., Kaya, A., Karadağ, M., Gürocak, Z., Bulut F., 2013. Yamaç Molozlarının Duraylılık Analizlerinde Limit Denge Yönteminin Kullanılması, Kalebaşı Mahallesi (Gümüşhane) örneği, Cumhuriyet Yerbilimleri Dergisi, 30 (2) 49-62.
• Alemdağ, S., Akgün, A., Kaya, A., Gökçeoğlu, C., 2014. A Large and Rapid Planar Failure, Causes, Mechanism and Consequences (Mordut, Gumushane, Turkey), Arabian Journal of Geosciences, 7 (3), 1205-1221.
• Alemdag, S., Kaya, A., Karadag, M., Gurocak, Z., Bulut, F., 2015a. Utilization of the Limit Equilibrium and Finite Element Methods for the Stability Analysis of the Slope Debris, An Example of the Kalebasi District (NE Turkey), Journal of African Earth Sciences, 106, 134–146.
• Alemdag, S., 2015. Assessment of Bearing Capacity and Permeability of Foundation Rocks at the Gumustas Waste Dam Site, (NE Turkey) Using Empirical and Numerical Analysis, Arabian Journal of Geosciences, 8, 1099–1110.
• Alemdağ. S., Gürocak, Z., Özkirişçi Oktay, C., 2015b. Bağlarbaşı-Tekke (Gümüşhane) Karayolundaki Kaya Şevlerinin Kinematik ve Limit Denge Yöntemleri İle Değerlendirilmesi, Artvin Çoruh Üniversitesi, Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 1, (1-2), 1-10.
• Alemdağ, S., Bostancı, H.T., Gürocak, Z., Gökçeoğlu, C., 2016. Yamaç Duraysızlığı Haritalarının Oluşturulmasında Coğrafi Bilgi Sistemleri Ve Bulanık Anlamlandırma Sistemlerinin Kullanımı: Ulusal Heyelan Sempozyumu 27-29 Nisan Ankara, Bildiriler Kitabı, 279-297.
• ASTM D 1556-00, 2003. Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place by the Sand-Cone Method. AnnualBook of ASTM Standards. American Society For Testing and Materials, 04.08,West Conshohocken, pp. 126-132.
• ASTM D 2573-01, 2007. Standard test method for field vane shear test in cohesive soil, ASTM Standards, ASTM International, Philadelphia, PA 283-289.
• ASTM C403, 2008. Standard Test Methodfor Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance, Annual Book of ASTM Standards, ASTM International, West Conshohocken, PA.
• ASTM D3080/D3080M-11, 2012. Standard test method for direct shear test of soils under consolidated drained conditions, West Conshohocken, PA: ASTM International.
• ASTM, 2011a. Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System). ASTM D2487-11, West Conshohocken, PA.
• Bishop, A.W., 1955. The Use of the Slip Circle in the Stability Analysis of Slopes, Geotechnique, 5, 7-17.
• Bishop, A.W., Morgenstern, N., 1960. Stability Coefficients for Earth Slopes, Geotechnique, 10(4), 129–150.
• Bowles, J.E.,1988. Foundation analysis and design. McGraw-Hill Book Company, New York
• DSİ, 2012. Dolgu Barajlar Tasarım Rehberi, Rehber No:003, 1.Barajlar Kongresi, Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, Ekim, Ankara.
• Duncan, J., 1996. State of the art, Limit Equilibrium and Finite Element Analysis of Slopes, J. Geotech Geoenviron Eng ASCE, 122(7), 578–584.
• Duncan, J.M., Wright, S.G., 2005. Soil Strength and Slope Stability: Wiley, New York, 297p.
• Griffiths, D.V., Lane, P.A., 1999. Slope Stability Analysis by Finite Elements, Geotechnique, 49(3), 387–403.
• Gurocak, Z., Alemdag, S., Zaman, M., 2008. Rock Slope Stability and Excavatability Assessment of Rocks at the Kapikaya Dam Site, Eastern Turkey, Engineering Geology, 96, 1-2, 17-27.
• Hughes, R., 1987. The Finite Element Method: Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis, Prentice-Hall, Englewood Cliffs.
• Hammah, R.E., Yacoub, T.E., Curran, J.H., 2006. Investigating the Performance of the Shear Strength Reduction (SSR) Method on the Analysis of Reinforced Slopes. In: Proceedings of the 59th Canadian Geotechnical Conference, Vancouver.
• Kaya, A., Akgün, A., Karaman, K., Bulut, F., 2015. Understanding the Mechanism of a Slope Failure on Nearby a Highway Tunnel Route by Different Slope Stability Analysis Methods, a Case From NE Turkey, Bull Eng Geol Environ, Doi, 10.1007/s10064-015-0770-5.
• Kaya, A., Alemdag, S., Dag, S., and Gurocak, Z., 2016. Stability Assessment of High-Steep Cut Slope Debris on a Landslide (Gumushane, NE Turkey), Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 75 (1), 89-99.
• Kaya, A., 2016. Geotechnical Assessment of a Slope Stability Problem in the Citlakkale Residential Area (Giresun, NE Turkey), Bulletin of Engineering Geology and the Environment, Doi, 10.1007/s10064-016-0896-0.
• Keçeli, A., 2012. Soil parameters which can be determined with seismic velocities, Jeofizik, 16 (1), 17-29.
• Kim, J., Salgado, R., Yu, H., 1999. Limit Analysis of Soil Slopes Subjected to Pore-Water Pressures, J. Geotech Geoenviron Eng ASCE, 125(1), 49–58.
• Kim, J., Salgado, R., Lee, J., 2002. Stability Analysis of Complex Soil Slopes Using Limit Analysis, J. Geotech Geoenviron Eng ASCE, 128(7), 546–557.
• Li, X., 2007. Finite Element Analysis of Slope Stability Using a Nonlinear Failure Criterion, Comput Geotech, 34, 127–136.
• Morgenstern, R., Price, V., 1965. The Analysis of the Stability of General Slip Surfaces, Geotechnique, 15(1), 79–93
• Rocscience, 2003. Slide v5.0, 2D Limit Equilibrium Slope Stability Analysis, Rocscience Inc., Toronto, Ontario, Canada.
• Rocscience, 2006. Phase2 v6.0, 2D Finite Element Program for Calculating Stresses and Estimating Support Around the Underground Excavations, Geomechanics Software and Research, Rocscience Inc., Toronto, Ontario, Canada.
• Strang, G., Fix, J., 1973. An Analysis of the Finite Element Method. Prentice-Hall, Englewood Cliffs.
• Sarma, S.K., 1973. Stability Analysis of Embankments and Slopes, Geotechnique, 23(3), 423–433
• Terlemez, İ., Yılmaz, A., 1980. Ünye-Ordu-Koyulhisar-Reşadiye Arasında Kalan Yörenin Stratigrafisi, Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, C. 23,179-191.
• Towhata, I., 2008. Geotechnical Earthquake Engineering, Springer-verlag Berlin Heidelberg, ISBN 978-3-540-35782-7.
• TS–1900–1, 2006. İnşaat Mühendisliğinde Zemin Laboratuvarı Deneyleri Bölüm 1. Fiziksel Özelliklerin Tayini, 5.2.1.
• Yu, H., Salgado, R., Sloan, W., Kim, J., 1998. Limit Analysis Versus Equilibrium for Slope Stability, J. Geotech Geoenviron Eng ASCE, 124(1), 1–11.