Shallow landslides triggered by rainfall in unsaturated soils
Suya doygun olmayan zeminlerde yağmurla tetiklenen sığ heyelanlar
- Tez No: 383062
- Danışmanlar: Assist. Prof. Dr. NEJAN HUVAJ SARIHAN, Assist. Prof. Dr. NABİ KARTAL TOKER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 339
Özet
Yağmurla tetiklenen heyelanlar tüm dünyada olduğu gibi, Türkiye'de de sıkça karşılaşılan ve önemli sonuçları olan bir doğal afettir. Yağmurla oluşan heyelanların tahmininde kullanılan yöntemlerin çoğu, problemin fiziksel mekanizmasını dikkate almak yerine, geçmişte olmuş olan heyelan ve yağış verilerine dayalı istatistiki yöntemlerdir. Bu çalışma, Türkiye'nin kuzey kesimlerindeki tipik şevler için, zeminin suya doygun olmayan malzeme özelliklerini kullanarak, ileride erken uyarı sistemlerine fayda sağlamak üzere, yağış şiddeti-süresi (I-D) eşik grafiği elde etmeye yönelik bir nümerik yöntem tanımlamayı amaçlamaktadır. Suyun zemine sızması (infiltrasyonu) ve şev stabilitesi nümerik analizlerinin (SEEP/W ve SLOPE/W) doğrulanması amacıyla, suya doygun olmayan ve ince kum malzemede üç farklı göreli sıkılık durumundaki (34, 48 ve 61%) sonlu bir şevde (44 ila 60 derece), farklı yağış şiddet ve süreleri altında (4 ila 67 mm/saat), 16 adet laboratuvar flum (kanal/savak) deneyi gerçekleştirilmiştir. Yağmur uygulanan sonsuz şev durumunu çalışmak için bir MATLAB kodu geliştirilmiş ve bunların doğrulanması amacıyla kullanılmak üzere bir laminar kutu düzeneği tasarlanmış ve yapılmıştır. Bu çalışmada, yazarın bilgisi dahilinde literatürde ilk defa olarak, aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir: (i) ıslanma ve kuruma durumlarında farklı zemin su karakteristik eğrisi ve hidrolik iletkenlik fonksiyonlarının, bir diğer deyişle histerezis etkisinin, suya doygun olmayan zeminlerde su sızması ve buharlaşma/kuruma modellemesi yapan nümerik analizlerde dikkate alınmasının gerekliliği tespit edilmiştir. (ii) Heyelan tetikleyen yağış şiddeti ve süresi (I-D) eşik eğrisi laboratuvarda fiziksel olarak ve nümerik simülasyonlarla elde edilmiştir. Elde edilen I-D eğrisi istatistiki verilerle değil heyelan mekanizması ile ilişkilendirilmiştir. (iii) Bu çalışmada kullanılan zemin için, I-D eşik eğrisinin şeklinin log-log grafikte lineer olduğu gösterilmiştir. (iv) Kullanılan suya doygun olmayan zeminde, belli bir yağış şiddetinin altındaki yağışlarda (bu çalışmada 15 mm/saat) heyelan tetiklenmemiştir; bir diğer deyişle I-D eşik eğrisinin yağış süresi eksenine asimptotik olduğu tahmin edilmektedir. (v) Zemin sıkılığının I-D eşik eğrisine olan etkisi laboratuvar deneyleri ve nümerik simülasyonlarla gösterilmiştir. Bu çalışmada kullanılan sıkı zeminlerde hiçbir yağışta sığ heyelan tetiklenmemiştir. (vi) Yapılan hassasiyet analizlerine göre, I-D eşik eğrisini etkileyen en önemli zemin özelliğinin dane boyu olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Rainfall triggered landslides are common natural hazards with significant consequences all over the world, including Turkey. Majority of available methods for predicting rainfall-induced slope instability are based on regional statistical data of past slope failures and rainfall records rather than a physically-based model that takes the mechanism of the problem into account. Current study aims to define a numerical model for typical slopes in the region (Northern Turkey), use unsaturated soil properties and obtain rainfall intensity-duration (I-D) thresholds for later use in early warning systems. In order to verify the findings from numerical simulation of seepage and slope stability of unsaturated finite slopes (at 44 to 60 degrees) subjected to infiltration (SEEP/W and SLOPE/W), 16 laboratory flume tests on a fine sand soil at three relative densities (34, 48 and 61%) subjected to different rainfall intensities (4 to 67 mm/hr) are carried out. To study infinite slopes subjected to rainfall, a MATLAB code is developed and Laminar Box setup is designed and manufactured to verify the results in future works. This study achieves several feats for the first time in the literature (to the author's knowledge): (i) Necessity of considering hysteresis effects (using wetting and drying soil water characteristic curves and hydraulic conductivity functions) in numerical simulation of infiltration and evaporation/drainage through unsaturated slopes is assessed. (ii) Rainfall intensity duration thresholds that would trigger a landslide (I-D plots) are obtained physically in the laboratory and by numerical simulations. The obtained I-D plots are linked to landslide mechanism rather than statistical data. (iii) The shape of the I-D threshold is demonstrated to be a linear relation in log-log plot for the soil used in this study. (iv) Below a certain rainfall intensity (15 mm/hr in this study) landslides are not triggered in unsaturated soil used in this study (i.e. the I-D plot seems to be asymptotic to the rainfall duration axis). (v) The effect of density of the soil on the I-D threshold is demonstrated by physical laboratory tests and numerical simulations, and it is observed that shallow landslides are not triggered by any rainfall in dense soils used in this study. (vi) Sensitivity analyses show that soil particle size seems to be the most influential parameter effecting I-D thresholds.
Benzer Tezler
- Numerical simulation of infiltration and evaporation for unsaturated infinite soil slopes
Suya doygun olmayan sonsuz şevlerde sızmanın ve buharlaşmanın numerik modellenmesi
MELİH BİRHAN KENANOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NABİ KARTAL TOKER
YRD. DOÇ. DR. NEJAN HUVAJ SARIHAN
- An experimental and analytical study of various soil slopes in laboratory conditions
Çeşitli zemin şevlerinin duraylılığının laboratuvar şartlarında deneysel incelenmesi ve analizi
HASAN FIRAT PULAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
İnşaat Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsüİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSFENDİYAR EGELİ
- Olay sonrası heyelanların haritalanmasında değişim saptama yaklaşımlarının performanslarının test edilmesi
Testing the performances of change detection approaches in mapping post-event landslides
ENBİYA ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Jeodezi ve FotogrametriGümüşhane ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RESUL ÇÖMERT
- Karadeniz Bölgesinde yağmurla tetiklenen heyelanların hidro-mekanik davranışının saha araştırmalarıyla incelenmesi
Investigation of hydro-mechanical behavior of rain-induced landslides in the Black Sea Region by field studies
SERDAR ALLI
Doktora
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜKSEL YILMAZ
PROF. DR. TAHA TAŞKIRAN
- Türkiye'deki ölüme sebep olan heyelanların coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ile değerlendirilmesi
Assessment of fatal landslides in Turkey with geographic information systems (GIS)
SEÇKİN FİDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Coğrafyaİstanbul ÜniversitesiCoğrafya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CİHAN BAYRAKDAR
DOÇ. DR. TOLGA GÖRÜM