Comparison of Mohr-Coulomb and Hardening Soil Models’ Numerical Estimation of Ground Surface Settlement Caused by Tunneling

Zemin içinde yapılan tünel kazısı nedeniyle, zemindeki gerilmeler boşalarak kazı alanında elastik ve plastik deformasyonlara yol açmakta ve zemin yüzeyinde oturmalar meydana gelmektedir. Günümüzde, mühendislik projelerinin tasarım ve analizinde sayısal yöntemlerin kullanımı ile birlikte, Geoteknik mühendisliği ve tünel ile ilgili problemlerin çözümünde bu yöntemin yaygın bir şekilde kullanıldığına tanıklık etmekteyiz. Uygun parametrelerin ve zemin modelinin seçilmesi, nümerik analiz sonuçlarını üzerinde önemli etkiye sahiptir. Mohr-Coulomb (MC) elasto-plastik model malzemelerin sertliğinin yüzey gerilmelerden bağımsız olarak tanımlandığı durumlarda kullanılan en yaygın zemin davranış modellerinden biridir. Tünel modellemelerinde Mohr-Coulomb kullanılması halinde, kazı derinliği arttıkça zemin yüzeyindeki oturmaların gerçek değerlerden fazla çıktığı ve güvenilirliğin azaldığı görülmektedir. Bu problemin çözümü için, gerilme düzeyindeki değişikliklere bağlı olarak malzemelerin sertliğini modelleyebilen daha uygun bir davranış modeli kullanılmalıdır. Bu çalışmada, tünel kazısından dolayı Mohr-Coulomb modelinden elde edilen maksimum zemin yüzey oturmaları Pekleşen Zemin modeli (HS) ile karşılaştırılmıştır. Bu nedenle, varsayılan farklı derinliklerdeki bir tünelden dolayı zemin yüzeyinde oluşacak oturmalar PLAXIS kullanılarak Mohr-Coulomb ve Pekleşen Zemin malzeme modelleriyle analiz edilmiştir. Yapılan analizler sonucunda, Pekleşen Zemin modelinde tünelin derinliği arttıkça zemin yüzeyindeki oturmaların Mohr-Coulomb'a göre azaldığı ve gerçek değerlere daha yaklaştığı görülmektedir

Tünel Kazısından Dolayı Zemin Yüzeyindeki Oturmaların MohrCoulomb ve Pekleşen Zemin Modelleriyle Nümerik Tahminlerinin Karşılaştırılması

Due to in depth tunnel excavation, tensions in the soil are eased, causing elastic and plastic deformations in the area of tunnel and leading to surface settlement at the ground level. Currently, along with the use of numerical methods in analysis and design of engineering projects, it is known that this method has used extensively in the analysis of problems related to geotechnical engineering and tunneling. Selection of the appropriate parameters and soil model can have a significant impact on the results of numerical analysis. The Mohr-Coulomb elastic-plastic model (MC) is one of the most widely used models, used in cases evaluating the hardness of materials, independent of the surface tension. If the Mohr-Coulomb used for numerical modeling of tunnel where in-depth tunneling excavation is involved and where an increase in maximum ground surface settlement and decrease in the reliability of stability of tunnels can be seen, which may not be appropriate in some conditions. The more appropriate model should be used to solve this problem, one that can model the hardness of materials based on changes in the level of stress. In this study, the maximum ground surface settlement due to tunnel excavation, obtained from Mohr- Coulomb model was compared with those of Hardening Soil (HS) Model results. Therefore, the ground surface settlement because of an assumption tunnel in different depths was analyzed with Mohr-Coulomb and Hardening Soil models by using PLAXIS 2D. As a result of the analyzes, it is observed that as the depth of the tunnel increases, the settlements on the ground surface decrease according to Mohr-Coulomb and approach the real values

___

  • Attewell PB, Farmer IW, 1974. Ground disturbance caused by shield tunnelling in a stiff. Canadian Geotechnical Journal, 11: 380–395. 231
  • Attewell PB, Woodman JP, 1982. Predicting the dynamics of role in the prediction of ground movement. The overall pattern of movement due to ground settlement and its derivatives caused by tunneling in soil. Ground Engineering, 15:13–22
  • Boháč J, Herle I, Mašín D, 2002. Stress and strain dependent stiffness in a numerical model of a tunnel. Proc 2nd International Conference on Soil Structure Interaction in Urban Civil Engineering, 7-8 March 2002, Zurich.
  • Boscardin MD, Cording EJ, 1989. Building response t o excavationinduced settlement. Journal of Geotechnical Enginering, 115:1–21.
  • Brinkgreve RBJ, Al-Khoury R, 2016. PLAXIS version 2016 reference manual.
  • Chakeri H, Ozcelik Y, Unver B, 2013. Effects of important factors on surface settlement prediction for metro tunnel excavated by EPB. Tunnelling and Underground Space Technology, 36: 14–23.
  • Chou WI, Bobet A, 2002. Predictions of ground deformations in shallow tunnels in clay. Tunnelling and Underground Space Technology, 17: 3–19.
  • Corp IC, 2002. Fast Lagrangian Analysis of Continua, Flac 2D Manual, Minneapolis, 3058 p.
  • Das BM, Sobhan K, 2014. Principles of Geotechnical Engineering. 8th Edition, Cengage Learning, Stamford, USA, 746 p.
  • Fasihnikoutalab MH, Huat BBK, Asadi A, Daneshmand S, 2012. Numerical stability analysis of tunnel by PLAXIS. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 17: 451–461.
  • Franzius JNN, 2002. Behavior of building due to tunnel induced settlement. University of London, Imperial College of Science Technology and Medicine, PhD thesis, 360p.
  • Guglielmetti V, Grasso P, Mahtab A, Xu S, 2008. Mechanized tunnelling in urban areas : design methodology and construction control, Taylor & Francis, Turin, Italy, 504p.
  • Leca E, New B, Reporter G, 2007. Settlements induced by tunneling in Soft Ground. Tunnelling and Underground Space Technology, 22:119–149.
  • Ma L, Ding L, Luo H, 2014. Non-linear description of ground settlement over twin tunnels in soil. Tunnelling and Underground Space Technology, 42:144–151.
  • Melis M, Medina L, Rodríguez, JM, 2002. Prediction and analysis of subsidence induced by shield tunnelling in the Madrid Metro extension. Canadian Geotechnical Journal, 39:1273–1287.
  • O’Reilly MP, New BM, 1982. Settlement above tunnels in the United Kingdom-their magnitude and prediction. In Proceedings of the 3th tunnelling conference, London.
  • Obrzud R, 2010. On the use of the Hardening Soil Small Strain model in geotechnical practice. Numerics in Geotechnics and Structures, 16p.
  • Papastamos G, Stiros S, Saltogianni V, Kontogianni V, 2015. 3-D strong tilting observed in tall, isolated brick chimneys during the excavation of the Athens Metro. Applied Geomatics, 7: 115–121.
  • Peck RB, 1969. Deep excavations and tunneling in soft ground. In Proceedings of the 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico City.
  • Salimi AR, Esmaeili M, Salehi B, 2013. Analysis of a TBM Tunneling Effect on Surface Subsidence : A Case Study from Tehran-Iran, International Journal of Environmental, Chemical, Ecological, Geological and Geophysical Engineering, 7: 1131–1135.
  • Schanz T, Vermeer A, Bonnier P, 1999. The hardening soil model: formulation and verification. Beyond 2000 Computional Geotechnics-10 years PLAXIS, Amsterdam, Netherlands, 281p.
  • Schweiger HF, 2008. The Role of Advanced Constitutive Models in Geotechnical Engineering. Geomechanik und Tunnelbau, 1: 336–344.
Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi-Cover
  • ISSN: 2146-0574
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2011
  • Yayıncı: -
Sayıdaki Diğer Makaleler

Batı Anadolu Kaynaklı Bal Kabağı (Cucurbita moschata Duchesne) Genotiplerinin Bazı Meyve Özellikleri

Dursun BABAOĞLU, Önder TÜRKMEN

Kumarin Yan Grup İçeren Poli(3-Benzoil Kumarin-7-il-Metakrilat) Homopolimerinin Termal Bozunma Kinetiği

Adnan KURT

Türkiye’deki Prangos ferulacea (L.) Lindl.’nin Meyve Özütlerinin Antioksidan Aktivitesi

Cüneyt CESUR, Belgin Coşge ŞENKAL, Cennet YAMAN, Tansu USKUTOĞLU, Murat KOÇ

Van Gölü Güney Kıyı Alanlarında Yerleşim Alan Kullanım Değerlendirmesi ve Görsel Analiz Yaklaşımları

Feran AŞUR, Hakan ALPHAN

Farklı Kent Dokularının Yaz Aylarında Biyoklimatik Konfora Etkisi: Erzurum Örneği

Esra BULGAN, Sevgi YILMAZ

Uzman Perspektifinden Bolu Kent Ormanı’ nın Çok Fonksiyonlu Kullanım Özelliklerinin Değerlendirilmesi Üzerine Bir Araştırma

Başak Ethem MUTLU, Bülent CENGİZ

In Vitro Gaz Üretim Tekniği Kullanarak Bazı Makarnalık Buğday (Triticum durum L.) Çeşitlerinin Besleme Değerinin Tespiti

Tugay AYAŞAN, Şerife ERGÜL, İsmail ÜLGER, Mikail BAYLAN, Mehmet Nazım DİNÇER, Hatım BARUT, Sait AYKANAT, Hüseyin Erdem ERTEN, Ali Alparslan EZİCİ, Şadiye YAKTUBAY, Cengizhan MIZRAK

Bianchi-Tipi IX Taub Çözümünde Mutlak Paralelizm

Murat KORUNUR

İzonitrosoasetofenon Antranolhidrazin ile Modifiye Edilmiş Silika Jel Kullanılarak Cu(II) İyonunun Zenginleştirilmesi

Gülşen GÜVEN, Hakan Can SÖYLEYİCİ

New Banach Sequence Spaces That Is Defined By The Aid Of Lucas Numbers

Murat KARAKAŞ, Ayşe METİN KARAKAŞ