Geri Dön

Heyelanlı alanların limit denge ve 3 boyutlu stabilite analizleri ile değerlendirilmesi

Evaluation of landslide areas with limit equilibrium and three dimensional stability analysis

PDF İndir

  1. Tez No: 915971
  2. Yazar: ELVİN KARİMOV
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SÜLEYMAN DALGIÇ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 194

Özet

Heyelan stabilite analizleri uzun yıllardır önemli bir araştırma konusu olmuş ve bu alanda birçok yöntem geliştirilmiştir. En sık kullanılan yöntemlerden olan Limit Denge Yöntemi (LEM) ve Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM), farklı avantajlar ve sınırlamalara sahiptir. LEM, kayma yüzeyi boyunca zemin kütlesinin kuvvet veya moment dengesini hesaplamaya dayanırken, şev hareketlerini yeterince temsil edemez. Buna karşın, Mukavemet Azaltma Yöntemi (SRM) ile desteklenen FEM, kayma yüzeyinin önceden belirlenmesini gerektirmediği için gerçeğe daha uygun sonuçlar sunar. Bu çalışma kapsamında, Zığ (Azerbaycan, Bakü), Balaban ve Pekmez (Türkiye, İstanbul) olmak üzere üç heyelan sahasında 2D LEM, 2D FEM ve 3D FEM yöntemleri kullanılarak güvenlik katsayıları ve kayma yüzeyleri belirlenmiştir. Zığ, Balaban ve Pekmez sahalarında gerçekleştirilen heyelan stabilitesi değerlendirilmiştir. 3 farklı çalışma sahasında, Zığ heyelan sahası karışık geometri ve Balaban, Pekmez sahaları ise basit geometri olarak incelenmiştir. İncelenen heyelan sahaları, RocScience tarafından geliştirilen sonlu elemanlar (FEM) tabanlı Phase2 (Version: 8.005) ve limit denge (LEM) tabanlı Slide (Version:6.005) yazılımları kullanılarak 2 boyutlu ve sonlu elemanlar (FEM) tabanlı Plaxis 3D (Version 2024.1.0.1060) yazılımı kullanılarak 3 boyutlu olarak analiz edilmiştir. Arazi ölçümü olan inklinometre verileri temel alınarak, üç saha üzerinde 2 boyutlu Limit Denge Yöntemi (LEM), 2 boyutlu Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) ve 3 boyutlu Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) ile güvenlik katsayıları ve kayma yüzeyleri belirlenmiştir. 2D LEM yöntemi ile belirlenen kayma yüzeyi, inklinometre verileri referans alınarak düzenlenmiştir. Bu kayma yüzeyinin saha gözlemleriyle uyumlu hale gelmesini sağlamıştır. İnklinometre verileri, her üç sahada da analizlerin doğruluğunu artırmak için temel veri kaynağı olarak kullanılmış ve elde edilen bulgular yöntemlerin avantajlarını ve sınırlamalarını ortaya koymuştur. Zığ heyelan sahasında, karmaşık geometrik yapılar ve heterojen zemin koşulları dikkate alınarak iki farklı kesitte (Kesit 1-1 ve Kesit 2-2) stabilite analizleri gerçekleştirilmiştir. Karışık geometrik yapılar ve heterojen zemin koşullarında yapılan analizlerde, 2D FEM yöntemi ile hesaplanan güvenlik katsayısı, 2D LEM yöntemine göre az farkla yüksek bulunmuştur. Kayma yüzeyleri açısından, 2D FEM yöntemi, 2D LEM'e kıyasla daha derin bir seviyede kayma yüzeyini belirlemiştir. 3D FEM analizlerinde, güvenlik katsayısı hem 2D LEM hem de 2D FEM yöntemlerine kıyasla daha yüksek değerlerde bulunmuştur. 3D FEM yöntemi ise, yan sınır etkilerini ve üç boyutlu deformasyon mekanizmalarını dikkate alarak kayma yüzeyini 2D LEM'den daha derin hem de 2D FEM'e kıyasla daha orta seviyede modellemiştir. Balaban heyelan sahasında, dört farklı jeolojik birim içeren basit bir geometride iki kesitte (Kesit 1-1 ve Kesit 2-2) stabilite analizleri gerçekleştirilmiştir basit geometriye sahip bu sahada, 2D FEM yöntemi ile hesaplanan güvenlik katsayısı, 2D LEM'e göre daha düşük bulunmuştur. Kritik kayma yüzeyleri açısından, 2D FEM yöntemi, 2D LEM'e kıyasla daha geniş bir kayma yüzeyi modeli sunmuştur. Referans kayma yüzeyiyle uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. 3D FEM analizlerinde, güvenlik katsayısı 2D LEM ve 2D FEM yöntemlerinden daha yüksek bulunmuştur. 3D FEM, yan kuvvet etkilerini ve deformasyon mekanizmalarını dikkate alarak, kayma yüzeyini daha derin bir seviyede modellemiştir. Pekmez heyelan sahasında ise üç jeolojik birim içeren basit bir geometride (Kesit 1-1, Kesit 2-2, Kesit 3-3 ve Kesit 4-4) stabilite analizleri gerçekleştirilmiştir. Üç farklı jeolojik birime sahip basit geometrilerde yapılan analizlerde, 2D FEM yöntemi ile hesaplanan güvenlik katsayısı, 2D LEM'den daha düşük bulunmuştur. Kayma yüzeyleri açısından, 2D FEM yöntemi, 2D LEM ile uyumlu sonuçlar sağlamış ve referans kayma yüzeyiyle örtüşmüştür. 3D FEM analizlerinde, güvenlik katsayısı 2D LEM ve 2D FEM yöntemlerine göre daha yüksek bulunmuştur. 3D FEM yöntemi, yan kuvvet etkilerini dikkate alarak kayma yüzeyini en derin seviyede modellemiştir. 2D FEM yöntemi ile hesaplanan güvenlik katsayısı, hem karmaşık (Zığ) hem de basit geometrilere (Balaban ve Pekmez) sahip sahalarda, referans alınan 2D LEM yöntemine daha yakın bulunmuştur. Bu durum, 2D FEM'in gerilme-deformasyon ilişkisini daha gerçekçi şekilde modellemesiyle açıklanabilir. Kayma yüzeyleri açısından, 2D FEM yöntemi, karmaşık geometrilerde (Zığ) daha derin; basit geometrilerde (Balaban ve Pekmez) ise 2D LEM ile daha uyumlu sonuçlar vermiştir. 3D FEM sonuçları hem 2D LEM hem de 2D FEM yöntemlerine kıyasla tüm sahalarda daha yüksek güvenlik katsayıları ve daha derin kayma yüzeyleri sunmuştur. Bu, 3D FEM'in yan kuvvet etkilerini ve üç boyutlu deformasyon mekanizmalarını dikkate almasıyla ilişkilidir. 3D FEM yöntemi, özellikle karmaşık sahalarda heyelan stabilitesini daha gerçekçi ve güvenilir şekilde değerlendirmiştir. Bu çalışma, mühendislik projelerinde güvenlik katsayılarının ve kayma yüzeylerinin belirlenmesinde 2D ve 3D analiz yöntemlerinin etkinliğini değerlendirmek ve literatürdeki verilerle uyumlu bir çerçeve sunmak açısından önemli bir yere sahiptir.

Özet (Çeviri)

Landslide stability analyses have been a significant research topic for many years, leading to the development of various methods in this field. Among the most commonly used methods, the Limit Equilibrium Method (LEM) and the Finite Element Method (FEM) offer different advantages and limitations. LEM is based on calculating the force or moment equilibrium of the soil mass along the slip surface; however, it cannot adequately represent slope movements. In contrast, FEM supported by the Strength Reduction Method (SRM) provides more realistic results since it does not require prior determination of the slip surface. In this study, safety factors and slip surfaces were determined using 2D LEM, 2D FEM, and 3D FEM methods for three landslide sites: Zığ (Baku, Azerbaijan), Balaban, and Pekmez (Istanbul, Turkey). The stability of these landslide sites was evaluated. Among these three study areas, the Zığ landslide site was examined as a complex geometry, whereas the Balaban and Pekmez sites were considered simple geometries. The landslide sites were analyzed using software developed by RocScience: Phase2 (Version: 8.005) for 2D finite element (FEM) analyses, Slide (Version: 6.005) for 2D limit equilibrium (LEM) analyses, and Plaxis 3D (Version: 2024.1.0.1060) for 3D finite element (FEM) analyses. Based on field measurements and inclinometer data, safety factors and slip surfaces were determined using 2D LEM, 2D FEM, and 3D FEM for all three sites. The slip surface obtained from the 2D LEM method was adjusted based on inclinometer data, ensuring consistency with field observations. Inclinometer data served as the primary source of validation for all three sites, enhancing the accuracy of the analyses and highlighting the advantages and limitations of each method. For the Zığ landslide site, stability analyses were conducted on two cross-sections (Section 1-1 and Section 2-2), considering complex geometric structures and heterogeneous soil conditions. The safety factor obtained using the 2D FEM method was slightly higher than that calculated with the 2D LEM method. Regarding slip surfaces, the 2D FEM method identified a deeper slip surface compared to the 2D LEM method. In 3D FEM analyses, the safety factor was found to be higher than those obtained with both 2D LEM and 2D FEM methods. The 3D FEM method, by considering lateral boundary effects and three-dimensional deformation mechanisms, modeled the slip surface at a deeper level than 2D LEM but at a more moderate level compared to 2D FEM. For the Balaban landslide site, stability analyses were performed on two cross-sections (Section 1-1 and Section 2-2) within a simple geometry consisting of four geological units. In this site, the safety factor calculated using the 2D FEM method was lower than that obtained with the 2D LEM method. Regarding critical slip surfaces, the 2D FEM method provided a broader slip surface model compared to 2D LEM, yielding results consistent with the reference slip surface. In 3D FEM analyses, the safety factor was found to be higher than those obtained with 2D LEM and 2D FEM. The 3D FEM method, by considering lateral force effects and deformation mechanisms, modeled the slip surface at a deeper level. For the Pekmez landslide site, stability analyses were conducted on four cross-sections (Section 1-1, Section 2-2, Section 3-3, and Section 4-4) within a simple geometry consisting of three geological units. In these analyses, the safety factor calculated using the 2D FEM method was lower than that obtained with the 2D LEM method. Regarding slip surfaces, the 2D FEM method provided results consistent with the 2D LEM method and overlapped with the reference slip surface. In 3D FEM analyses, the safety factor was found to be higher than those obtained with 2D LEM and 2D FEM methods. The 3D FEM method, by considering lateral force effects, modeled the slip surface at the deepest level. The safety factor calculated using the 2D FEM method was found to be closer to that obtained with the reference 2D LEM method for both complex (Zığ) and simple geometries (Balaban and Pekmez). This can be attributed to the ability of 2D FEM to model the stress-strain relationship more realistically. Regarding slip surfaces, the 2D FEM method provided deeper slip surfaces in complex geometries (Zığ) and results more consistent with the 2D LEM method in simple geometries (Balaban and Pekmez). The 3D FEM results yielded higher safety factors and deeper slip surfaces in all study areas compared to both 2D LEM and 2D FEM methods. This is attributed to the 3D FEM method's ability to consider lateral force effects and three-dimensional deformation mechanisms. The 3D FEM method provided a more realistic and reliable assessment of landslide stability, especially in complex sites. This study holds significant importance in evaluating the effectiveness of 2D and 3D analysis methods in determining safety factors and slip surfaces for engineering projects. It also aims to present a framework aligned with the existing literature.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    883441

    Bursa ili Mollaarap Mahallesi'nin heyelan riskinin araştırılması

    Investigation of landslide risk of Mollaarap Neighborhood in Bursa province

    YİĞİT KARALI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    İnşaat MühendisliğiBursa Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EYÜBHAN AVCI

  2. Tez No

    519132

    An investigation on the application of two and three dimensional limit equilibrium analyses in slope stability

    Şev duraylılığında iki ve üç boyutlu limit denge analizlerinin uygulanması üzerine bir araştırma

    BEKİR SALİH FIRINCIOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Jeoloji MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT ERCANOĞLU

  3. Tez No

    466576

    Heyelanlarda stabilite yöntemleri ve geogrid donatılı duvar kullanılarak bir heyelanın stabilizasyonu

    Stabilization methods in landslide and a landslide stabilization using a geogrid reinforced wall

    ENES KABA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    İnşaat MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. MURAT TÜRKÖZ

  4. Tez No

    676333

    İstanbul Büyükçekmece Körfezi - Dalyan Burnu - Ambarlı Limanı arası bölgenin yerleşime uygunluğunun araştırılması

    Investigation of the suitability of the region between Istanbul Büyükçekmece Gulf - Dalyan Cape - Ambarli Port

    İBRAHİM ROTO

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKAN BOZKURTOĞLU

  5. Tez No

    8430

    Şebinkarahisar (Giresun) ve çevresinin kitle hareketleri açısından incelenmesi

    Başlık çevirisi yok

    ŞENER CERYAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1990

    Jeoloji MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. FİKRET TARHAN

Geri Dön