Analysis of Siirt Aktaş landslide finite element method and limit equilibrium method

Year 2024, Volume: 15 Issue: 3, 689 - 699, 30.09.2024

Mehmet Hayrullah Akyıldız , Sema Nasıroğlu , Mehmet Salih Keskin

https://doi.org/10.24012/dumf.1475382

Abstract

In this study, during the highway construction works in Aktaş Village of Siirt Province, the construction works of which are carried out by the 9th Regional Directorate of Highways, the stability problems occurring in the embankment section were analyzed by limit balance and finite element methods, and the safety numbers and collapse surfaces were determined. High cut and fill sections are encountered in the study area, therefore this section is of critical importance. In the light of field investigations, laboratory and literature data, the necessary shear strength parameters for analyzes were obtained. In stability problems, it is difficult to determine the location and shape of the sliding surface. On the model reflecting the current situation, collapse surfaces were tried to be detected and safety analysis calculations were made with Plaxis 2D V20, which is based on the finite element method, and Slide V6.0, which is based on the limit equilibrium method. Although the two methods seem compatible in terms of safety numbers, the safety numbers obtained with the finite element method are lower. In addition, it has been determined that the finite element method gives more positive and reliable results in terms of determining the locations of failure zones in the soil and obtaining stress deformation curves.

Keywords

Slope stabilitiy, finite element method, limit equilibrium method, landslide

Project Number

MÜHENDİSLİK.23.010,2023

Siirt Aktaş heyelanının sonlu elemanlar ve limit denge yöntemi ile analizi

Abstract

Bu çalışma ile, yapım çalışmaları Karayolları 9. Bölge Müdürlüğü tarafından yürütülen Siirt İli’ne bağlı Aktaş Köyü mevkiinde karayolu inşaası çalışmaları sırasında, dolgu kesiminde meydana gelen stabilite problemlerinin limit denge ve sonlu elemanlar yöntemi ile statik ve depremli durum analizlerinin yapılarak güvenlik sayıları ve göçme yüzeyleri bakımından kıyası yapılmıştır. Çalışma alanında yüksek yarma ve dolgu kesitlerine rastlanmaktadır, bu sebeple bu kesim kritik bir öneme sahiptir. Heyelanın meydana geldiği kesimlerde gerekli arazi çalışmaları yapılmış ve elde edilen zemin ve kaya numuneleri ile laboratuvar deneyleri yapılmıştır. Arazi incelemeleri, laboratuvar ve literatür verileri ışığında analizler için gerekli kayma mukavemeti parametreleri elde edilmiştir. Stabilite problemlerinde kayma yüzeyinin yerini ve şeklini belirlemek zordur. Mevcut durumu yansıtan model üzerinde, sonlu eleman yönteminin yansıtıldığı Plaxis 2D V ile limit denge yöntemine dayanan Slide V.6 yazılımlarından yararlanılmış, şevin göçme yüzeyi tespit edilmeye çalışılmış ve güvenlik analizi hesapları yapılmıştır. Güvenlik sayıları yönünden iki yöntem uyumlu görünse de sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen güvenlik sayıları daha düşük çıkmıştır. Ayrıca zemindeki yenilme bölgelerinin yerlerinin belirlenmesi ve gerilme deformasyon eğrilerinin elde edilmesi açısından sonlu elemanlar yönteminin daha olumlu ve güvenilir sonuçlar verdiği tespit edilmiştir.

Keywords

Şev stabilitesi, sonu elemanlar yöntemi, limit denge yöntemi, heyelan

Project Number

MÜHENDİSLİK.23.010,2023

References

• [1] Kramer, S.L., (1996), Geotechnical Earthquake Engineering , 466.
• [2] Önalp, A. & Arel, E. (2004). Geoteknik Bilgisi II Yamaç ve Şevlerin Mühendisliği, Birsen Yayınevi .
• [3] Schuster R.L., Highland L.M. (2007) The Third Hans Cloos Lecture. Urban landslides: socioeconomic impacts and overview of mitigative strategies. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 66 pp 1-27.
• [4] www.afad.gov.tr , Türkiye’de Afet Yönetimi ve Doğal Kaynaklı Afet İstatistikleri, 2017
• [5] Das, B.M (1994). Principles of Geotechnical Engineering, Boston: Cengage Learning. Boston: Cengage Learning
• [6] Tekin, A. (2011), Sonlu Elemanlar ve Limit Denge Yöntemleri ile Şev Stabilite Analizi,(Yüksek Lisans Tezi), İstanbul Üniversitesi
• [7] Keskin M.S., Laman, M. (2007) Sonlu Elemanlar Yönteminin Şev Stabilitesi Problemlerinin Analizinde Kullanılması, Çukurova Üniversitesi Müh. Ve Mim. Fakültesi Dergisi, Cilt:22 Sayı:1. (b) DUJE (Dicle University Journal of Engineering) 15:3 (2024) Sayfa 689-699 699
• [8] Moudabel O.A., (2013) Slope Stabılıty Case Study By Lımıt Equılıbrıum And Numerıcal Methods, Doctoral Dissertation, Oklahoma State University, Libya.
• [9] Bol E., Sert S., Özocak A., (2017) Kazıklı İksa Sistemi ile Şev Duraylılığının Sağlanması, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21(5), 860-870.
• [10] Huvaj, N., and Oğuz, E. A., (2018) "Probabilistic slope stability analysis: a case study", Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 22(5), 1458-1465.
• [11] Büyükağnıcı, C.Z., ve Işık, N. S., “Şev Duraylılığı Analizlerinde Limit Denge Yöntemeleri, Eurocode 7 ve BS 8006 Standartlarıyla Hesaplanan Başarı Oranlarının Karşılaştırılması” TÜBAV Bilim Dergisi, 12(2), 18-29, 2019.
• [12] Gör M., (2021) Limit Denge Analizi (Bishop Metodu) İle Kütle Hareketinin Mekanizması ve Önlem Yapısının Analizi: Van İli Örneği, GÜFBED, 11(2): 597-608.
• [13] J.W. Mburu, A.J. Li, H.D. Lin, C.W. Lu, “Investigations of Unsaturated Slopes Subjected to Rainfall Infiltration Using Numerical Approaches—A Parametric Study and Comparative Review”, Sustainability, 14, 14465,(2022) https://doi.org/10.3390/su142114465
• [14] S . Ullah, M. U. Khan, G. Rehman, “A Brief Revıew Of The Slope Stabılıty Analysıs Methods”. Geological Behavior, 4, 73-77, (2020). [15] https://www.kgm.gov.tr/SiteCollectionImages/KGMimages /Haritalar/b9.jpg
• [16] https://www.mta.gov.tr/v3.0/hizmetler/500bas
• [17] TS 1900-2. (2006). İnşaat mühendisliğinde zemin lâboratuvar deneyleri - Bölüm 2: Mekanik özelliklerin tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 15-51.
• [18] ISRM (International Society for Rock Mechanics), 1981, In: Brown E.T., editor. ISRM suggested method: rock characterization, testing and monitoring, London: Pergamon Pres, 211pp.
• [19] TS EN ISO 17892-1 (2014), Geoteknik etüt ve deneyler - Zemin laboratuvar deneyleri - Bölüm 1: Su içeriğinin belirlenmesi, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara
• [20] TS EN ISO 17892-2 (2014), Geoteknik etüt ve deneyler - Zemin laboratuvar deneyleri - Bölüm 2: Birim hacim kütlenin belirlenmesi, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara
• [21] TS EN ISO 17892- 8 (2018), Geoteknik etüt ve deneyler - Zemin laboratuvar deneyleri - Bölüm 8: Konsolidasyonsuz ve drenajsız Üç Eksenli Deney.
• [22] ASTM D2487 (2020), Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System)
• [23] AASHTO T88 (2020), Standard Method of Test for Particle Size Analysis of Soils
• [24] AASHTO T89 (2022), Standard Method of Test for Determining the Liquid Limit of Soils
• [25] AASHTO T90 (2020), Standard Method of Test for Determining the Plastic Limit and Plasticity Index of Soils
• [26] Karayolları Genel Müdürlüğü. "Araştırma Mühendislik Hizmetleri Teknik Şartnamesi". 2005.
• [27] Bishop, A. W. (1955). The use of the slip circle in the stability analysis of slopes. Geotechnique, 5(1), 7-17. https://doi.org/10.1680/geot.1955.5.1.7
• [28] Zıenkıewıcz, O.C., 1977. The Finite-Element Method. 3rd Ed., New York, Mcgraw-Hill Book Co., 787p.
• [29] Marcuson, W.F., III (1981). Moderator's report for session on earth dams and stability of slopes under dynamic loads, Proceedings, Inernational Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics, St. Louis, Missouri, Vol.3 p.1175.
• [30] https://tdth.afad.gov.tr/TDTH/main.xhtml
• [31] Rocscience Inc. (2024). Slide v. 06 Software, 31 Balsam Ave.,Toronto, Canada, https://www.rocscience.com
• [32] PLAXIS, 2020. User Manual. 2D V.20.02, Delft University of Technology&PLAXIS b.v., The Netherlands
• [33] Türkiye Karayolları ve Demiryolları Tünelleri İle Diğer Zemin Yapıları Deprem Yönetmeliği, 2020. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2020/10/20201006 M1-2-1.pdf