Toprak şevlerin stabilite analizine yönelik grafik çözümlerin incelenmesi

Abstract

Toprak şevlerin stabilite problemleri geoteknik alanının konularından biridir. Şev stabilite analizlerinde en yaygın kullanılan yöntemlerden biri limit denge yöntemidir. Bu yöntem ile belirli bir geometrideki şev yüzeyinin stabiliteyi sağlayan güvenlik sayısı en kritik kayma düzlemi için, kuvvet ve moment dengesi kullanılarak hesaplanabilmektedir. Homojen zemin içerisindeki şevlerin stabilite analizlerinde iterasyon ve karmaşık analitik çözümlere ihtiyaç duyulmadan hızlı bir şekilde sonuca ulaşmak için stabilite grafik çözümleri kullanılmaktadır. Stabilite grafik çözümlerinin bir diğer avantajı ise farklı şev eğimlerinin denenmesiyle istenilen güvenlik sayılarını sağlayan şev eğiminin tespit edilmesi yerine, istenilen güvenlik sayısını sağlayan şev eğimlerine kolayca ulaşılmasının sağlanmasıdır. Daha önce oluşturulmuş olan stabilite grafiklerinin dilimler arası yanal kuvvetleri ihmal ederek veya çeşitli varsayımlar yaparak hesaplayan limit denge yöntemleri ile oluşturulması, özellikle şev eğiminin dikleştiği problemlerde sonuçların hatalı elde edilmesine neden olabilmektedir. Morgenstern & Price yöntemi ile dilimler arası kuvvetler şev eğimiyle orantılı olarak değişken olacak şekilde hesaplanmakta ve daha gerçekçi sonuçlar elde edilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, en yaygın ve gelişmiş limit denge yöntemlerinden biri olan Morgenstern & Price (1965) yöntemi kullanılarak, MATLAB Programı ile statik ve deprem durumlarındaki zemin dayanım parametreleri, su etkisi, şev üzerindeki sürşarj etkisi hesaba katılarak, çok sayıda verinin elde edilmiştir. Bu konu üzerine yapılmış çalışmalar referans alınarak stabilite grafiklerinin güncel yöntemlere göre, hazırlanmış MATLAB kodu yardımı ile hazırlanmasını ve mevcut çalışmalar ile sonuçların karşılaştırılmasını kapsamaktadır. Mevcut çalışmalara ek olarak sürşarj yükü, boşluk suyu basıncı, pseudo-statik deprem etkileri aynı anda hesaba katılabilmektedir.Ön tasarım aşamalarında, ön projelerde, zemin etüt raporlarında bu stabilite grafikleri ile şev stabilitesi güvenlik sayıları ve şev eğimlerinin belirlenebilecek ve hazırlanacak bir projenin ön tasarım sürecinde yol gösterici olacaktır.

Stability of earth slopes is an issue in geotechnical field. The most common analysis method about stability of earth slope is limit equilibrium method. Safety factor of slope for the most critical slip surface is calculated with this method as force and moment equilibrium are satisfied. Chart solutions are used due to elimination of iteration and complex analytical calculation for analysis of earth slope in homogeneous soil profile. The other advantage of chart solution is to reach the slope ratio which supply the needed factor of safety easily instead slope ratio is obtained with trying the different slope ratio for providing the needed factor of safety. Previous researches give unreasonable results especially for sharper slope because the limit equilibrium methods used for previous researches ignore interslice forces or make some assumption. Interslice forces are considered as the forces change with slope in Morgenstern & Price Method, proportionally, so more reasonable results obtain from the analysis. In the scope of this research, Morgenstern & Price Method which is most common and developed method is performed by MATLAB Software, many datas for static and seismic condition considered as shear strength parameters, pore water pressure and surcharge effects are obtained from this script. Stability chart solutions are prepared considering the previous research as using the obtained data. Also, this study is included the comparison between this research and previous ones. In addition to available study, surcharge loads, pore water pressure of soil, pseudo-static earthquake effects are evaluated at the same time.Factor of safety of slope stability and slope ratio can be obtained with the help of the chart solutions for preliminary design, soil investigation report or preliminary project.