Köprübaşı Barajının Oturma Davranışının Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Hesaplanması

Dolgu barajların gövdesinde meydana gelmesi beklenen oturmalar; temel ve dolgu malzemesi özellikleri, dolgu geometrisi, dolgunun inşa aşamaları, rezervuar yükleme koşulları gibi faktörler tarafından kontrol edilmektedir. Sonlu elemanlar metoduyla yapılan analizlerde bu faktörlerin doğru temsil edilmesi malzemenin gerçekteki davranışına dair güvenilir tahminler yapılmasına olanak sağlamaktadır. Bu çalışmada, kil çekirdek kaya dolgu tipinde inşa edilen Köprübaşı Barajı’nın inşaat sonu ve su tutma durumundaki oturma davranışı sonlu elemanlar metoduyla yapılan analizlerle incelenmiştir. Gövde dolgu malzemesinin doğrusal olmayan gerilme bağımlı ve elastik olmayan davranışını temsil etmek amacıyla Duncan – Chang hiperbolik malzeme modeli kullanılarak analizler yapılmıştır. Kil çekirdek malzeme için mekanik özellikler üç eksenli basınç deney sonuçlarından yararlanılarak hesaplanmıştır. Filtre ve kaya dolgu malzeme parametreleri literatür araştırmalarından alınmıştır. İnşa ve rezervuar yükleme koşullarını temsil etmek amacıyla gövde dolgusu ve rezervuar seviyesi kademeli olarak modellenmiştir. İnşaat sonu ve su tutma durumları için hesaplanan deformasyon sonuçları ile baraj gövdesine yerleştirilmiş olan çapraz kollu çökme ölçerlerden elde edilen deformasyon sonuçları karşılaştırılmış ve deformasyonların uyumlu olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Kil Çekirdek Kaya Dolgu Baraj, Düşey Deformasyon, Duncan – Chang Hiperbolik Malzeme Modeli, Sonlu Elemanlar Metodu

Analysing the Settlement Behaviour of Köprübaşı Dam by Finite Element Method

Settlements which expected to occur in the body of the embankment dams are controlled by factors such as the foundation and embankment properties, embankment geometry, construction stages of the embankment, and reservoir loading conditions. Accurate representation of these factors in finite element analysis allows reliable estimates of the actual behaviour of the material. In this study, the construction behaviour of the Köprübaşı Dam, which is constructed as a clay core rockfill type, was examined with finite element method. In order to represent the nonlinear, stress-dependent and in-elastic behaviour of the material, analyses were performed by using Duncan – Chang hyperbolic material model. Material parameters for clay core material were calculated by using triaxial compression test results. For the parameters of filter and rock fill materials, the literature has been used. In order to represent construction and reservoir loading conditions, the body embankment and the reservoir level were modelled with stages. The results of deformation calculated for end of construction and water retention were compared with the deformation results obtained from measuring instruments placed in the dam body and the deformations were found to be compatible.

Keywords:

Clay Core Rockfill Dam, Vertical Deformations, Duncan-Chang Hyperbolic Material Model, Finite Elements Method,

PDF

___

[1] T. Bostancı, "Eğri Eksenli Çubukların Titreşimlerinin Sonlu Elemanlar Yöntemiyle İncelenmesi ve Deneysel Sonuçlarla Karşılaştırılması," M. S. thesis, İstanbul Technical University, İstanbul, Turkey, 2002.
[2] R. W. Clough and R. J. Woodward, "Analysis of Embankment Stresses and Deformations”, Journal of Soil Mechanics & Foundations Div.,Vol 93, No SM4, Jul., pp 529-549, 1967.
[3] R. S. Özkuzukıran, "Settlement Behaviour of Concrete Face Rockfıll Dams: A Case Study" M. S. thesis, Middle East Technical University, Ankara, Turkey, 2005.
[4] J. M. Duncan and K.S. Wong, Hyperbolic Stres – Strain Parameters for Nonlinear Finite Element Analyses of Stresses and Movements in Soil Masses. California: University of California, 1984.
[5] W. Dong, L. Hu, Y. Z. Yu and H. Lv " Comparison between Duncan and Chang’s EB Model and the Generalized Plasticity Model in the Analysis of a High Earth-Rockfill Dam" Hindawi Publishing Corporation Journal of Applied Mathematics, Vol 2013, Article ID 709430, Aug. 2013.
[6] M. Derakhshandi, H. R. Pourbagherian, M. H. Baziar, N. Shariatmadari and A. H. Sadeghpour "Numerical Analysis And Monitoring Of A Rockfill Dam At The End Of Construction (Case Study: Vanyar Dam) " International Journal of Civil Engineering, Vol. 12, No. 4, Dec. 2014.
[7] D. J. Naylor, J. R. Maranha, E. Maranha Das Neves and A. A. V. Pınto, " A back-analysis of Beliche Dam" Geotechnique, Vol. 47, No. 2, Jan., pp. 221-233, 1996.
[8] R. Nayebzadeh and M. Mohammadi, "The Effect of Impervious Clay Core Shape on the Stability of Embankment Dams" Geotechnical and Geological Engineering, Vol. 29, Mar., pp. 627–635, 2011.
[9] "Köprübaşı Barajı ve Hidroelektrik Santrali Projesi - Baraj Gözlemlerinin Değerlendirilmesi Raporu-1", Dolsar Mühendislik, Ankara, Turkey, Tech. Report. 2011.
[10] "Filyos Projesi Köprübaşı Barajı ve HES Kesin Proje Aşaması - Doğal Yapı Gereçleri Raporu", Devlet Su İşleri 23. Bölge Müdürlüğü, Kastamonu, Turkey, Tech. Report. 1999.
[11] "Geoteknik Tasarım Esasları", Yüksel Proje, Ankara, Turkey, Tech. Report. 2007.
[12] T. Yetimoğlu, "Modifiye Duncan Hiperbolik Zemin Modeli Kullanılarak Sıkı Kumların Gerilme-Deformasyon-Hacim Değişimi Davranışının Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Analizi", TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası Teknik Dergi, Vol. 8, Sayı:37 Mar., 1997.
[13] "Earth Manuel," U.S. Department Of The Interior Bureau Of Reclamation Colorado, USA, 1998 Tech. Report. 1998.