Application of boundary element method for the analysis of embonkment stability over soft soil using geotextile

Abstract

Vlll ÖZET Son yıllarda şedde, istinad duvarı ve yol temelleri gibi yapılarda takviye amaçlı olarak geotekstillerin kullanımı önemli ölçüde artmıştır. Geotekstillerin kullanımının artmasıyla birlikte geotekstilin takviye etkilerini de içeren çeşitli dizayn yöntemleri ortaya çıkmıştır. Bu araştırma yumuşak zemin üzerine geotekstil kullanılarak şedde stabilitesinin çözümünde Sınır Elemanları Yöntemi uygulamasının bütün ifadelerini vermektedir. Yumuşak zemin üzerindeki takviyeli şeddenin davranışları, sınır elemanları yöntemiyle çözümlenmiştir. Yumuşak zemin elastik gövde olarak ve takviye elastik membran olarak ele alınmıştır. Yumuşak kil üzerindeki granüler şedde tabakasının altına yerleştirilen geotekstil takviyenin etkisi model testleri ile laboratuvarda incelenmiştir. Testlerde, yayılı yükle, zemin ve geotekstil takviyenin devamlı ölçümleri yapılmıştır. Bu ölçümlerden, takviyeli ve takviyesi z sistemlerin farklı göçüş mekanizmaları kurulmuştur. Model test verileri sinir elemanları bilgisayar programını doğrulamak için de kullanılmıştır. Aynı zamanda, şedde altındaki geotekstilin yanal yerdeğiştirmeleri ölçülmüştür. Sınır elemanları yöntemiyle elde edilen sonuçlar kapalı limit eşitlik yöntemi kullanılarak elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Bu araştırmadaki deneysel sonuçlar, şedde altında bulunan yumuşak zemindeki birim gerilme, gerilme ve yer değiştirmelerinsınır elemanları yöntemiyle hesaplanabileceğini göstermiştir. Takviyeli şedde model testinde kullanılan geotekstil üzerindeki birim gerilme ve gerilmeler sınır elemanları yönteminden elde edilen sonuçlara yakın değerler vermektedir. Geotekstil takviyenin ne kırılma yüzeyine parelel ne de altzemine yatay olmadığı kırılma anında ve sinir elemanlar! çözümünde görülmüştür. Bu yüzden, şedde stabilitesindeki takviyenin katkisi yukarıda bahsedilen klasik yaklaşımlardan farklı bir anlamda düşünülüp araştırılmalıdır. Tasarımda, zeminin yaptığı oturma göz önüne alınmalıdır.

vi ABSTRACT In recent years the use of geotextiles for reinforcement purposes in earth structures such as embankments, retaining walls, and road foundations has increased significantly. With the increasing acceptance of geotextiles has come a variety of design methods to include the effects of reinforcement contributed by the geotextile. This investigation presents the complete formulation for the application of the Boundary Element Method (BEM) to determine the stability of embankment constructed over soft soil using geotextile. The behavior of reinforced embankment on soft subsoils has been analyzed by the Boundary Element Method. The soft subsoil has been treated as an elastic body and the reinforcement as an elastic membrane. The effectiveness of geotextile reinforcement, placed at the base of a layer of granular embankment on the surface of soft clay, has been studied by small-scale model tests in the laboratory. In the tests, continuous measurements were made of surcharge load, deformations of the subsoil and deformations of the geotextile reinforcement. From these measurements the different mechanisms of failure in the reinforced and unreinforced system were established. Data of model tests have also been used for the verification of the boundary element computer program. Meanwhile, lateral displacements of the geotextile under embankment were measured. Results obtained from Boundary Element Method were compared with the results obtained using a closed form limit equilibrium method. The experimental results presented in thisinvestigation shows that the Boundary Element Method technique is an appropriate method to compute displacements, stresses and strains in the soft soil under the embankment. Stresses and strains measured in the geotextile in the reinforced embankment model test give approximately close results compared with the Bondary Element Method. It was also observed in the model test and Boundary Element results that the direction of the geotextile reinforcement at the failure is neither horizontal to the subsoil surface nor tangential to the failure surface. Therefore, the contribution of the reinforcement in the embankment stability has to be considered and investigated in a different manner than the classical approaches. The settlement of the subsoil has to be considered for a proper design.