Homojen sonlu şevlerde topuk kayması durumunda kırılma yüzeylerinin optimizasyonu

Abstract

Zemin veya kaya yüzeylerinin oluşturdukları kütlenin, yatay bir düzlemle açı yapan eğimli yüzeyine 'şev' adı verilmektedir. Şevlerin kendi ağırlıkları ve ek yüklemeler altında kayma veya göçme hareketlerine karşı sergiledikleri yapısal performans ise 'şev stabilitesi (duraylılığı)' olarak adlandırılmaktadır. Şev stabilite analizinde sürekli yinelenen temel yaklaşım, en kritik kayma yüzeyini araştırarak minimum güvenlik sayısını belirlemektir. Bu çalışmada, homojen sonlu şevlerde topuk kayması esas alınarak Genelleştirilmiş Janbu Yöntemi'nin değiştirilmesiyle yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Geliştirilen bu yöntem, her çeşit kırılma yüzeyi (kompozit) olasılıklarını göz önüne alabilmektedir. Bu yöntemde en kritik kırılma yüzeyi; minimum güvenlik sayısını verecek şekilde MATLAB programlama dilinde hazırlanmış bir program yardımıyla, optimizasyon yöntemiyle belirlenmiştir. Elde edilen en kritik kırılma yüzeyi için ardışık işlemlerle güvenlik sayısı analizleri yapılarak nihai güvenlik sayısı bulunmuştur. Ardından, farklı c, Ø ve β değerlerine sahip homojen sonlu şevlerde stabilite analizleri yapılarak farklı kırılma yüzeyleri ve güvenlik sayıları elde edilmiştir. Geliştirilen yöntemle yapılan analizlerin sonucunda, elde edilen şev kırılma yüzeylerinin dairesel yüzeyden farklı olarak değişik eğri tiplerinin oluşturduğu kompozit yapıda olduğu görülmüştür. Analizlerini dairesel kırılma yüzeyleri kabulüyle yapan yöntemlere kıyasla; bu çalışmada geliştirilen yöntem tüm kırılma yüzeyi olasılıklarını içerdiği için yapılan analiz sonucunda daha düşük güvenlik sayıları elde edilmiştir. Slope is called as the surface of the soil or rock masses which has an inclination to the horizontal plane. Slope stability is defined as the structural performance that is exhibited against sliding or collapse due to dead and additional loads. Recurrent basic approach in slope stability analysis is to determine the minimum factor of safety by searching the most critical failure surface. In this study, a novel method was developed by modifying the Generalized Janbu Method for toe slide of homogeneous finite slopes. The developed method can take into account all possible types (composite) of failure surfaces. The most critical failure surface that provides the minimum factor of safety is determined by using a program developed in MATLAB programming language based on optimization method. Ultimate factor of safety was found for the obtained most critical failure surface by doing sequential computations of safety analyses. Then, failure surfaces and factors of safety were obtained for different c, Ø, and β values in homogeneous finite slopes by making slope stability analysis. From the results of performed analyses with the developed method, it was seen that the obtained sliding surfaces, which are different from circular surfaces, have composite structures consisting of different types of curves. Lower factors of safety were obtained the method developed in this study compared to the methods based on circular failure surface assumption because of including all failure surface possibilities.