ARAZİ VERİLERİ KULLANILARAK ZEMİNLERİN ÜÇ BOYUTLU LİTOLOJİK MODELLENMESİ VE GELİŞTİRİLEN METODUN OPTİMUM KARIŞIM ORANLARI İLE İMAL EDİLEN DERİN KARIŞTIRMA KOLONLARININ NÜMERİK ANALİZİNDE KULLANIMI

Abstract

Arazi testlerinden elde edilen zemin özelliklerinin derinliğe bağlı değişiminden yararlanarak görüntü işleme tekniği ile zemin ortamının üç boyutlu hassas litolojik modellenmesine olanak sağlayan bazı yazılımlar, bu doktora tezi kapsamında kodlanmış ve örnek bir derin karıştırma kolon (DKK) arazi uygulaması üzerinde test edilmiştir. Gerçekleştirilen DKK uygulamaları için karışım oranları ve gerekli katkı malzemelerini belirlemek amacıyla, laboratuvar ortamında çok sayıda numune üzerinde çeşitli deneyler yapılmıştır. Elde edilen bu laboratuvar verileri kullanılarak performansa dayalı karışım oranları belirlenmiştir. Hedef Odaklı Metot (Goal Attainment Method, GAM) bu doktora çalışması sürecinde geliştirilmiş olup Tepki Yüzey Metodu (Response Surface Method, RSM) optimizasyon uygulamalarında kullanılan Çok-Amaçlı Arzu Edilebilirlik (Multi-Objective Desirability) metodolojisi, mevcut GAM optimizasyon algoritmasına eklenmiştir. Bu sayede, RSM optimizasyonunda mümkün olmayan, istenen regresyon modellerinin sürece dahil edilebilmesi olanağı sağlanarak daha yüksek düzeyli korelasyonların optimizasyonda kullanılabilmesi mümkün olmuştur. Uluslararası rehberlerin önerdiği hedeflenen serbest basınç değerlerine göre, optimum bağımsız değişkenler (çimento, uçucu kül, karbon elyaf) ve elastite modülü değerleri DKK karışımlarının optimizasyonu ile belirlenmiştir. Optimize edilen karışım oranları kullanılarak arazide bir DKK uygulaması yapılmış ve dört adet kolon imal edilmiştir. Bu DKK’lar üzerinde yapılan yükleme testlerinden yük-deformasyon değişimleri elde edilmiş ve bu veriler gerçekleştirilen üç boyutlu nümerik analizlerin doğrulanmasında kullanılmıştır. Uygulama alanındaki zeminin hem üç boyutlu litolojik hem de topolojik gerçek değişimleri, yapılan arazi testlerinden elde edilen tüm arazi verilerine dayanarak nümerik modele yansıtılmıştır. Geliştirilen bu metodoloji sayesinde, mevcut geoteknik literatüründe ilk defa, görüntü işleme metodu temelli bir kodlama yapılarak, sonlu elemanlar modellerinin, tüm farklı noktalarda ve derinliklerde elde edilen arazi test sonuçlarına bağlı olarak üç boyutlu oluşturulabilmesi sağlanmıştır. Bu metodolojik katkılara ek olarak, DKK karışımlarında 1 MPa ve 2.1 MPa'lık hedeflenen serbest basınç değerleri için optimum elastisite modüllerinin yaklaşık olarak sırasıyla 425-435 MPa ve 846-863 MPa aralığında değiştiği, karbon elyaf takviyesinin DKK’ların mekanik özelliklerini anlamlı düzeyde iyileştirdiği, arazi şartlarında kıyaslamalı daha yüksek dayanıma uçucu kül ve karbon elyaf içeren DKK’nın sahip olduğu gibi birçok pratik sonuca ulaşılmıştır.