Study of sandy slopes through small-scale physical modeling
Küçük ölçekli fiziksel modelleme ile kumlu şevlerin incelenmesi
- Tez No: 972033
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İREM ZEYNEP YILDIRIM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu araştırmada, küçük ölçekli fiziksel model deneyleri ve sonlu elemanlar analizi kullanılarak, lokal yükler altındaki kumlu şevlerin ve kazıklarla stabilize edilmiş kumlu şevlerin davranışı incelenmiştir. Bu çalışmanın temel amacı, lokal yük altındaki kumlu şevlerin davranışını inceleyebilmek için küçük ölçekli bir deney düzeneği geliştirmektir. Öncelikle, model testlerinde kullanılan kumun indeks özelliklerini ve mukavemet parametrelerini değerlendirmek için bir dizi test gerçekleştirilmiştir. Araştırma kapsamında ilk olarak, model tankında kullanılacak kumun indeks ve dayanım parametrelerini belirlemek için deneyler yapılmıştır. Daha sonra, yağmurlama düzeneğinde yapılan kalibrasyon testleri ile vana açıklığının ve düşme yüksekliğinin kumun rölatif sıkılığı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Kum, model tankına istenilen sıkılıklarda yerleştirilmiş ve küçük ölçekli (1/40) fiziksel şev modeli modelleri üzerinde deneyler yapılmıştır. Deplasman kontrollü bir yükleme sistemi aracılığıyla kumlu şev modellerine lokal yüklemeler uygulanmıştır. Şevin göçme şekilleri, model tankının üstünden ve yanından sürekli görüntüler alınarak takip edilmiştir. Testler %40 (orta derecede sıkı) ve %70 rölatif sıklıkta kum şevlerde gerçekleştirilmiştir. Kazıklar, içi boş polivinil klorür (PVC) borular kullanılarak modellenmiştir. Kazık ile stabilize edilmiş kumlu şevlerin davranışı incelenmiş ve kazık stabilizasyonun kemerleme mekanizmasını geliştirme, yük dağılımını iyileştirme, şev stabilitesini artırma ve yer değiştirmeleri azaltmadaki rolü araştırılmıştır. Fiziksel model deneylerinden elde edilen sonuçlar, doğrulama amacıyla üç boyutlu sonlu elemanlar yöntemiyle yapılan sayısal analiz sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Çalışmanın bulguları, küçük ölçekli fiziksel şev modelinin genel olarak sayısal analizlerle uyumlu bir davranış sergilediğini göstermektedir. Sıkı kumlu şev modelinin, orta sıkılıkta kumlu şev modeline kıyasla, düşey deplasman - düşey gerilme grafiğinde başlangıçta daha dik (daha sert) bir eğriye sahip olduğu belirlenmiştir. Aynı düşey deplasman seviyesinde, kazık stabilizasyonun lokal yük altındaki orta sıkılıktaki kumlu şevin düşey gerilmesini önemli ölçüde iyileştirdiği gözlenmiştir. Sayısal analiz sonuçlarının, yükleme tepkisi açısından deney sonuçlarına benzediği görülmüştür. Deney ve sayısal sonuçlar arasındaki farklılıklar, testlerin küçük ölçekli olmasıyla ilişkilendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
This research study integrates experimental studies on small-scale physical model tests with finite element analysis to investigate the behavior of locally loaded sandy slopes and locally loaded sandy slopes stabilized with piles. The primary objective of this study was to develop an experimental setup for small-scale physical models, replicating the behavior of full-scale locally loaded sandy slopes. Initially, a series of tests was conducted on the sand selected for the model test to assess its index and strength parameters. Then, density calibration tests were performed on the pluviation setup to examine the effects of valve opening and drop height on the relative density of the sand. The sand was placed in the model tank at the desired density, and a series of tests were carried out on the small-scale (1/40) physical slope model. Local loads were exerted on the sandy slope models using a displacement-controlled loading system. The slope failure shapes were observed by taking continuous images of the slope from the top and one side of the model tank. Tests were conducted on slopes with sand prepared at 40% (medium dense) and 70% (dense) relative density values. The piles were modeled using hollow polyvinyl chloride pipes. The mechanics of a stabilized sandy slope were investigated, with a particular focus on the role of pile stabilization in enhancing the arching mechanism, improving load distribution and slope stability, and reducing displacements. For validation purposes, the experimental results from the physical model tests were compared with the numerical analysis results of the physical model, obtained using the three-dimensional finite element method. The results of this study showed that the behavior of the newly developed small-scale physical slope model was similar to that obtained from the numerical analysis. The dense sandy slope model exhibited a stiffer (steeper) initial curve for the vertical displacement versus vertical stress response compared to the medium-dense sandy slope model. For the same vertical displacement, pile stabilization significantly improved the vertical stress response of the of the locally loaded slope constructed with medium dense sand. The results of the numerical analysis showed a load response behavior similar to that observed in the experimental results. The differences observed between the experimental and numerical results were primarily attributed to the limitations of small-scale tests.
Benzer Tezler
- Yağış-havza-biyotutma sisteminin hidrolojik-su kalitesi modellemesi ve deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation and hydrologic-water quality modeling of rainfall-watershed-bioretention system
SEZAR GÜLBAZ
Doktora
Türkçe
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVZA MELEK KAZEZYILMAZ ALHAN
- Kuzey Marmara Otoyolu Garipçe yarmasının mühendislik jeolojisi ve kazı şevlerinin analizi
North Marmara Highway engineering geology and excavation cut slopes analysis of Garipce slope
GİZEM ŞENOL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YILMAZ MAHMUTOĞLU
- Development of combustion tube experimental setup for underground coal gasification
Yer altı kömür gazlaştırması için yanma tüpü deney düzeneği geliştirilmesi
İSMAİL HAKKI SARIÇAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT ÇINAR
- Fraktal geometri ve hidrolik pürüzlülük
The Fractal geometry and the hydraulic roughness
SAİT ALANSATAN