A modeling study for load transfer mechanisms of slope stabilizing piles

Abstract

Eğimli gevşek kum zemin içerisindeki sonsuz sayıdaki kazıkların bir dilimi, deney düzeneği ile simüle edilmiştir. Deney düzeneği; içerisinde model deneylerin gerçekleştirildiği test kutusu, uniform ve homojen gevşek kum zemin oluşturulmasını sağlayan yağmurlama sistemi, alüminyum model kazıklar, yük ve deformasyon ölçüm sistemleri ile veri toplama sisteminden oluşmaktadır. Dünyadaki en büyük boyutlara sahip olma özelliğini taşıyan test kutusu, ankastre kazık ucuna sahip tek ve iki sıra rijit ve esnek model kazık testlerine olanak sağlayabilmektedir. Zeminin dışarıdan bir kuvvetle yatay harekete zorlandığı önceki çalışmaların aksine, zeminin kayma yüzeyini temsilen eğimli bir yüzey üzerinden aşağı doğru hareketi deplasman ve hız kontrollü bir düzenekle sağlanmış, zemin sadece kendi ağırlığının etkisiyle kaydırılmıştır. Kazık mesafesinin, kazık rijitliğinin, kazık başı mesnetlenme koşulunun ve şev açısının şev stabilitesi kazıklarındaki moment ve zemin basıncı dağılımlarına etkileri çok sayıda model test ile araştırılmıştır. Kazık civarındaki zemin davranışı, zemin-kazık deplasman ilişkisinin zeminden kazığa yük aktarma mekanizmasına etkisi ve kazıklardaki grup etkisi incelenmiştir. Ayrıca zemin yüzey deplasmanları da görüntülenmiştir. Zemin yüzeyinde kemerlenme mekanizmasını görüntüleyebilmek amacıyla yüzey zemin daneleri arasındaki göreli deplasman değerleri testler boyunca belli zaman aralıklarında fotoğraflar alınarak belirlenmiştir. Son olarak, şev stabilitesi amacıyla inşaa edilmiş olan iki sıra kazıklı sistemin geri analizleri yapılmıştır. Geri analizler ışığında, kazık sıralarına etki eden yüklere plastik deformasyona dayalı teoriler kullanılarak karar verilmiş, kazık davranışı üzerinde kazık soket boyu ve üçüncü boyut etkileri belirlenmiştir. A slice from an infinitely long row of piles in an inclined sand bed was simulated with an experimental test setup. The experimental setup consisted of a box in which model tests are performed, a pluviation system to prepare homogeneous and uniform loose sand bed, aluminum model piles, load and deformation measurement and data acquisition systems. The test box, having the biggest dimensions amongst the published boxes, enables tests on both flexible and rigid piles in one and two rows with fixed pile tip. The movement of the soil was controlled by an automatically operated support to facilitate the soil slid under its own weight, whereas the sliding soil was forced to make uniform or triangular displacement in the previous researches. The effects of spacing, stiffness, and head fixity of piles and inclination of slope on the moment and lateral soil pressure distributions acting on slope stabilizing piles were investigated with a series of model tests. The behavior of soil around piles, the effect of soil-pile displacements on the load transfer from soil to piles and the group behavior of piles were examined. Surficial soil displacements were also monitored and relative displacements between the soil particles were determined by recording time-lapse images throughout the test in order to observe the trace of soil arching mechanism on the soil surface. Real slope stabilizing piles constructed as double row were back analyzed. In the light of back analyses, the loads acting on pile rows, considering the loads calculated by theories based on plastic deformation were found out and the importance of pile socket length and third dimension effects were determined.