Yeraltı Suyunun Kum Zeminlerdeki Kazı Çukurlarının Stabilitesine Etkisi

Abstract

Suyun, zemin içerisinde yer çekimi etkisiyle yaptığı harekete genel olarak “Yeraltı Suyu Akımı” denilmektedir. Zeminlerde su akımını tanımlamakta kullanılan Laplace denkleminin çözümünü elde etmek için değişik yöntemlerden yararlanmak mümkündür. İnşaat mühendisliğinde Laplace denkleminin çözümünde yaygın olarak sayısal ve grafik yaklaşık yöntemler kullanılmaktadır. Yeraltı suyu, zemin içinde hareket ederken zemin danelerine sürtünerek onlara bir kuvvet uygulamaktadır. Bu kuvvete “sızma kuvveti” denilmektedir. Kazı derinliği artıkça, kazı çukuru tabanına doğru oluşan sızmalardan dolayı tabandaki efektif gerilmeler sıfıra yaklaşır, bu duruma “kaynama” veya “borulanma” denilmektedir. Bunun sonucunda, iksa sisteminin kazı çukuru içindeki desteğinin azalması nedeniyle stabilitesi bozulmaktadır. Bu çalışmada, bir Terfi Merkezinin kazı çukuru ele alınmıştır. Kazı çukuru, nihai kazı derinliğine yaklaştığı aralıkta deplasmanların meydana gelmeye başlaması nedeniyle kazı durdurulmuş ve önlemler alınmıştır. Oluşan bu deplasmanlara zeminde “kaynama” olmasının sebep olduğundan şüphelenilmiştir. Bu çalışmada da amaç, Plaxis sonlu elemanlar programıyla bu kazıyı modellemek ve kazı çukuru tabanında kaynama olup olmadığını analiz etmek ve eğer kaynama varsa iksa sistemine yaptığı etkileri incelemektir. Bu modelleme sonucunda kazının nihai seviye geldiği sırada göçeceği görülmüştür. Kaynamanın olma durumunun tahkiki için Terzaghi ve Harza’nın geliştirdiği kaynama tahkikleri, Plaxis programıyla yapılan modelleme sonucunda elde edilen veriler kullanılarak yapılmıştır. Bu tahkikler sonucunda, bu kazıda kaynamanın gerçekleştiği ortaya çıkmıştır. Bunların yanında, Plaxis programı vasıtasıyla kazının iksa sisteminde oluşan gerilmeler ve deplasmanlar yaklaşık olarak hesaplanmıştır.

Movement of water in the ground with respect to the gravity is generally called “Underground Water Flow”. There are various methods to solve the Laplace equation defining the water flow in the ground. Generally, approximate numerical and graphical methods are used for the solution of Laplace equation in civil engineering. Underground water forces to the ground particles by rubbing them while moving in the ground. This force is called “seepage force”. As the excavation depth increases, effective stresses on the ground approaches to zero subject to the leakage through the excavation cavity ground, this condition is called “heaving” or “piping”. Consequently, as the support to the retaining structure in the excavation cavity diminishes, stability of the retaining system is distracted. In this study the excavation cavity of an Advancement Center is discussed. The excavation was halted then precautions were taken due to the occurrence of displacements when it was approached to the final stage of excavation in the cavity ground. Thus, displacements are suspected to be derived from the heaving in the ground. The aim of this study is to model the excavation with the Plaxis finite elements program, to analyze if there exists heaving on the excavation cavity ground, and if so, examine the effects to the retaining structure. With the results of the modelling, it was observed that excavation would be collapsed at its final stage. Heaving verifications developed by Terzagi and Harza for the verification of a possible heaving were done by using the data exerted from the modeling with Plaxis program. As the result to these verifications, it was seen that there actually existed a heaving in the excavation. Furthermore, stress and displacements in the retaining structure were approximately calculated with the Plaxis program.