Prefabrik düşey drenler (PDD) ile zemin iyileştirme yönteminde prefabrik düşey drenin performansını etkileyen faktörlerin belirlenmesi

Abstract

Prefabrik Düşey Dren'li (PDD) ön yükleme ile zemin iyileştirme yönteminde proje süresi boyunca PDD'lerin performansını sürdürebilmesi, uygulanan zemin iyileştirme yönteminin hedeflenen sonuçlara ulaşması için çok önemlidir. Bu nedenle PDD'nin performansını etkileyen faktörlerin belirlenmesi ve PDD'ler kullanılarak önyükleme ile zemin iyileştirme yönteminin uygulandığı projelerin tasarımında bu belirlenen faktörlerin göz önünde bulundurulmasının, tasarımın ileriye dönük başarısını etkileyeceğine inanılmaktadır.Bu tez kapsamında ön yükleme ile zemin iyileştirme yönteminde PDD'nin performansını etkileyen faktörlerden, PDD'nin bir mandrel kullanılarak zemine yerleştirilmesi sırasında zeminde meydana gelen örselenme bölgesinin oluşumu ve bu örselenme bölgesindeki zeminin hidrolik iletkenliğindeki değişim Wisconsin-Madison Üniversitesi'nde tasarlanmış olan, büyük boyutlu "örselenme bölgesi model deney sistemi" kullanılarak araştırılmıştır. İki farklı zemin türünde (Craney Adası çökelleri ve Kaolin) elde edilen sonuçlara göre, örselenme bölgesinin sıvanma ve geçiş bölgesi olarak iki farklı bölgeden oluştuğu, ayrıca bu bölgelerdeki zeminin hidrolik iletkenliğinin PDD'ye yaklaştıkça lineer olarak azaldığı belirlenmiştir. Örselenmiş bölgedeki zeminin hidrolik iletkenliğinin örselenmemiş zemine oranı olarak tanımlanan zemindeki örselenme derecesinin, farklı zemin türlerinde sıvanma bölgesi için 0.32-0.50 arasında, geçiş bölgesi için ise 0.57-0.82 arasında değiştiği belirlenmiştir. Sıvanma bölgesinin genişliğinin, zemin türlerine bağlı olarak eşdeğer mandrel çapının 2.3-3.3 katı arasında, geçiş bölgesinin genişliğinin ise bu değerin 5.2-7.3 katı arasında değiştiği belirlenmiştir.PDD'lerin performansını etkileyen önemli faktörlerden bir diğeri de PDD'nin boşaltma kapasitesidir. Bu nedenle dört farklı özellikteki PDD türü için, uygulanan hidrolik eğim, PDD'ye etkiyen yanal gerilme, PDD'nin uygulandığı zemin cinsi, PDD'nin yapısı ve bükülmeye karşı direnci gibi faktörler dikkate alınarak, zeminin konsolidasyonu sırasında oluşan PDD'nin deformasyonu ve çekirdek bölgesinin kirlenmesinin PDD'nin boşaltma kapasitesi üzerine etkileri Wisconsin-Madison Üniversitesi'nde tasarlanmış olan büyük boyutlu "boşaltma kapasitesi model deney sistemi" kullanılarak araştırılmıştır. Sonuçlar değerlendirildiğinde, genel olarak başlangıçta düşük deformasyon seviyelerinde yüksek boşaltma kapasitesine sahip PDD'lerin boşaltma kapasitesi, bu çalışmada uygulanan en düşük ve en yüksek hidrolik eğim seviyeleri aralığında (0.10-1.00) hidrolik eğimin artmasıyla önemli bir miktarda (%57'ye kadar) azalırken, yüksek deformasyon seviyelerinde oldukça düşük boşaltma kapasitesine sahip olan PDD'lerde boşaltma kapasitesi üzerinde hidrolik eğimin etkisi ihmal edilebilir mertebelere düşmektedir. Zeminin konsolidasyonu sırasında farklı PDD türlerinde meydana gelen deformasyonunun boşaltma kapasitesi üzerindeki etkileri incelendiğinde, PDD'lerde %41.5 mertebesinde deformasyon meydana geldiğinde boşaltma kapasitesinin %68-%100 arasında azalabileceği, etkiyen yanal gerilmeye bağlı olarak ise, yanal gerilmenin 25 kPa değerinden 200 kPa'ya yükseltilmesi durumunda boşaltma kapasitesinde yaklaşık %40 azalma olduğu belirlenmiştir. PDD'nin çekirdek bölgesinin kirlenmesi, PDD'de meydana gelen deformasyon biçimleri, PDD'nin yapısı ve bükülmeye karşı direnci gibi faktörlerin de PDD'nin uygulandığı zemin cinsine göre boşaltma kapasitesi üzerinde değişik derecelerde etkileri olduğu gözlenmiştir.Deneysel araştırmalar kapsamında ayrıca iki farklı PDD türünün zeminin konsolidasyon davranışına olan etkilerinin belirlenmesi amacıyla, boşaltma kapasitesi model deney sistemi kullanılarak "arazi uygulamaları benzeşimli model yükleme deneyleri" yapılmıştır. Bu model deneyler ile PDD kullanılan aşırı yumuşak zeminlerin konsolidasyon davranışı, aşırı yumuşak zeminlerde kullanılacak PDD'lerin konsolidasyonu hızlandırma verimliliği, PDD'nin zemine yerleştirilmesi sırasında ve daha sonraki aşamalarda zemindeki artık boşluk suyu basıncının değişimi incelenmiştir. Bu model deneyde gözlenen davranışının analizi, Plaxis V9.2 sonlu elemanlar programıyla ve klasik analitik çözümlerle gerçekleştirilmiş, her iki yöntemle elde edilen analiz sonuçlarının model deney davranışı ile uyumlu olduğu anlaşılmıştır.Bu tez çalışması kapsamında elde edilen sonuçların, yumuşak zeminlerde düşey drenler kullanılarak yapılan ön yükleme ile zemin iyileştirilmesi yöntemine ilişkin literatürde bulunan dolaylı tahminlerle veya ölçüme dayalı deneysel araştırma sonuçlarıyla benzerlik gösterdiği gözlenmiştir.