Investigation of the efficiency of jet grout columns in preventing liquefaction with 3D numerical models
Sayısal üç boyutlu modellerle jet grout kolonlarının sıvılaşmayı önlemedeki etkinliklerinin incelenmesi
- Tez No: 1000805
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET RİFAT KAHYAOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Depremlerin oluşturduğu çevrimli yükler, suya doygun gevşek daneli (kumlu–siltli) zeminlerde sıvılaşmayı tetikleyen başlıca etkenlerdendir. Sıvılaşmanın başlamasıyla birlikte boşluk suyu basıncının artmasına bağlı olarak efektif gerilmeler azalmakta, zemin sıvı benzeri davranış göstererek taşıma kapasitesini kaybetmektedir. Bu durum, yapı ve temel sistemlerinde ciddi hasarlara ve önemli can ve mal kayıplarına neden olabilmektedir. Sıvılaşma potansiyelinin azaltılması amacıyla çeşitli zemin iyileştirme yöntemleri kullanılmakta olup, jet-grout kolonlarıyla zemin içerisine yüksek modüllü (rijit) yapılar inşa edilmesi bu yöntemlerden biridir. Jet-grout kolonları; farklı zemin türlerinde uygulanabilir olmaları, imalat kolaylığı, ekonomik açıdan erişilebilirlikleri, yeterli dayanım özellikleri, mevcut temellerle uyumlu çözümler sunmaları ve özellikle sıvılaşma kaynaklı oturmaların azaltılmasındaki etkinlikleri nedeniyle yaygın olarak tercih edilmektedir. Bu yöntemin temel varsayımları, jet-grout kolonlarının zeminle birlikte kesme davranışı göstereceği, deprem sırasında oluşan kayma gerilmelerinin daha rijit olan kolonlarda yoğunlaşacağı ve kolon imalatı sırasında zemin sıkışmasıyla sıvılaşma potansiyelinin azalacağı yönündedir. Ancak çeşitli araştırmacılar tarafından yürütülen çalışmalarda, bu varsayımlarla örtüşmeyen ve yerel sıkışmanın dahi oluşmadığını gösteren sonuçlar elde edilmiştir. Literatür incelemesi, jet-grout kolonlarının sıvılaşmayı önlemedeki etkinliğini araştıran deneysel çalışmaların, saha gözlemlerinin ve üç boyutlu sayısal modellerin sınırlı sayıda olduğunu göstermektedir. Bu nedenle zemin–jet grout etkileşiminin tekrarlı yükler altındaki davranışı hâlâ tam olarak açıklığa kavuşturulamamış olup, yöntemin temel kabullerinin ayrıntılı şekilde irdelenmesi gerekmektedir. Bu tez kapsamında jet-grout kolonlarının sıvılaşmayı önlemedeki etkinliği, üç boyutlu sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak farklı rijitlik oranı (Gr) ve kolon alan oranı (Ar) değerleri için değerlendirilmiştir. Bu analizler doğrultusunda, kolon imalatının çevre zemindeki kayma birim deformasyonu üzerindeki etkisini belirleyen mekanizma araştırılmış ve böylece literatürde görüş ayrılığı bulunan, rijit kolonların deprem anında zemine aktarılan kayma birim deformasyonlarını azaltıp azaltmadığına ilişkin değerlendirmeler yapılabilmiştir. Model sonuçları, iyileştirilmemiş zeminde artan boşluk suyu basıncı nedeniyle tam sıvılaşma koşullarının oluştuğunu; jet-grout kolonlarının kullanıldığı modellerde ise sıvılaşma tetiklenmesinin belirgin şekilde azaldığını göstermiştir. Çalışma kapsamında elde edilen bulgular, multidisipliner proje yönetimi çerçevesinde literatürde mevcut çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Ayrıca, TÜBİTAK ARDEB-1001 projesi kapsamında gerçekleştirilecek saha deneylerinden elde edilecek verilerle karşılaştırmalı bir değerlendirme yapılarak, model sonuçlarının güvenilirliğinin daha kapsamlı şekilde tartışılması mümkün olacaktır.
Özet (Çeviri)
Earthquake-induced cyclic loads are among the primary factors triggering liquefaction in saturated loose granular (sandy–silty) soils. Once liquefaction initiates, excess pore water pressure rises between soil particles, reducing effective stress to the point that the soil begins to behave like a fluid and loses its load-bearing capacity. As a result, liquefaction-induced damage to structures and their foundations may lead to significant loss of life and property. To reduce liquefaction potential, various soil improvement methods have been developed, one of which is the construction of high-stiffness (rigid) inclusions within the soil using jet-grout columns. Because of their wide applicability in different soil conditions, ease of installation, economy, and acceptable strength properties as well as compatibility with existing foundations and most importantly to reduce liquefaction induced settlements, the use of jet-grouted column has been increased significantly over last few years. The principles upon which this approach is based are that jet-grout columns act in shear with the surrounding soil, seismic-induced shears stresses are concentrated on the stiffer column elements, and some density of the soil is achieved during the installation of columns and therefore reducing liquefaction potential. Nevertheless, some studies have shown evidence against these assumptions, and suggest that densification may not even be at the local level. The literature also reveals that only a limited number of experimental tests, field studies, and three-dimensional numerical models have evaluated the effectiveness of jet-grout columns against liquefaction. Consequently, soil–jet grout interaction under cyclic loading is not yet fully understood, highlighting the need to investigate these assumptions in greater detail. In this thesis, the efficiency of jet-grout columns in liquefaction mitigation was investigated through three-dimensional finite element analyses for various stiffness ratios, Gr, and area replacement ratios, Ar. These analyses allowed the investigation of the mechanism whereby column installation affects the development of shear strains in the surrounding soil. Hence, it became possible to make comments regarding the effectiveness of rigid columns in reducing seismic-induced shear strains in the soil a topic related to which different interpretations have been reported in the literature.The results of the model indicated that full liquefaction conditions had developed in unimproved soil due to excess pore water pressure buildup, while liquefaction triggering was considerably reduced upon the incorporation of jet-grout columns. The numerical findings obtained in this study were compared with existing research through a multidisciplinary framework, and additional validation will be conducted through full-scale field tests planned under the TÜBİTAK ARDEB-1001 project. Once these field results are available, they will enable a more comprehensive evaluation of the reliability of the numerical outcomes.
Benzer Tezler
- Numerical studies on the efficiency of jet grout columns in liquefaction mitigation
Jet-grout kolonlarının sıvılaşma azaltımında etkinliği üzerine sayısal çalışmalar
GİZEM ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
İnşaat MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET RİFAT KAHYAOĞLU
- Jet grout kolonları içinde teşkil edilenfore kazıkların çalışma prensibinin irdelenmesi
Investigation of the working principle of bored piles constructed within jet grout columns
UFUK KARAASLANER
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiSakarya ÜniversitesiGeoteknik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDAT SERT
- Şev iyileştirilmesinde geosentetik sargılı darbeli kırmataş kolonların kullanımının incelenmesi
Investigation of using geosynthetic encased rammed aggregate stone columns in slope improvements
SALAD ABDULLAHI MOHAMED
Doktora
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiOndokuz Mayıs Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN DEMİR
- Yüksek modüllü kolonlarla zemin iyileştirmesinin Midas GTS yazılımı ile üç boyutlu irdelenmesi
The three-dimensional examination through Midas GTS software of soil improvement by jet grouting
SEDA TEMEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDAT SERT
- Jet grout kolona soketli fore kazığın çalışma performansının araştırılması
The investigation of performance of bored pile that is socketed jet grout column
SERAP KAYMAKCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN YILDIRIM