A case study of investigation of the lateral earth pressure under group effects of jet grout columns

This thesis offers a detailed numerical case study on the impact of group effects from jet grout columns on lateral earth pressure behavior. Jet grouting, a sophisticated ground improvement technology, is extensively utilized to augment the strength and stability of poor soils. In seismically active nations like Türkiye, mitigating lateral earth stresses on retaining structures is essential for preserving structural integrity. A series of finite element calculations were performed in PLAXIS 2D to assess the lateral earth pressure distribution in a cohesive soil mass enhanced by clustered jet grout columns. To examine group effects, column spacing and layout were modified, while column length remained unchanged. The soil model was constructed using site-specific geotechnical data and simulated with suitable constitutive models to depict soft clay behavior. The results demonstrate that diminishing column spacing markedly reduces the lateral earth pressures exerted on the diaphragm wall and enhances positive group interactions among the jet grout columns. Furthermore, an optimal column arrangement improves slope stability and diminishes structural requirements on the diaphragm wall. The study highlights the necessity of considering group interactions in the design of jet grout column systems, especially in seismically active areas, and provides practical guidance for geotechnical engineers involved in urban excavations and retaining structures subjected to seismic conditions.

Bu tez, sayısal bir vaka çalışması aracılığıyla jet grout kolonlarının grup etkilerinin yatay zemin basıncı davranışı üzerindeki davranışlarını kapsamlı biçimde incelemektedir. İleri bir zemin iyileştirme yöntemi olan jet grouting, zayıf zeminlerin dayanım ve stabilitesini artırmak amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. Deprem tehlikesinin süreklilik gösterdiği Türkiye gibi sismik açıdan etkin ülkelerde, istinat yapılarına etki eden yatay zemin basınçlarının azaltılması, yapısal bütünlüğün korunması için kritik önemdedir. Bu kapsamda, grup hâlindeki jet grout kolonlarıyla iyileştirilmiş kohezyonlu bir zemin kütlesinde yatay zemin basıncı dağılımını değerlendirmek üzere PLAXIS 2D kullanılarak bir dizi sonlu eleman analizi gerçekleştirilmiştir. Grup etkisini irdelemek amacıyla kolon aralığı ve yerleşim düzeni değiştirilmiş; jet grout kolon uzunluğu ise sabit tutulmuştur. Zemin modeli, sahaya özgü geoteknik veriler kullanılarak oluşturulmuş ve yumuşak kil davranışını temsil eden uygun konstitutif malzeme modelleri ile simüle edilmiştir. Bulgular, kolonlar arası aralığın azaltılmasının diyafram duvara etki eden yatay zemin basınçlarını belirgin biçimde düşürdüğünü ve jet grout kolonlarının grup etkisini artırdığını göstermektedir. Ayrıca, kolonların optimum bir konfigürasyonunun şev stabilitesini artırdığı ve diyafram duvar üzerindeki yapısal yükleri azalttığı gözlenmiştir. Bu çalışma, özellikle sismik açıdan etkin bölgelerde, jet grout kolon sistemlerinin tasarımında grup etkileşimlerinin dikkate alınmasının önemini vurgulamaktadır. Elde edilen sonuçlar, kentsel kazılar ve sismik koşullara maruz kalan istinat yapıları üzerinde çalışan geoteknik mühendislere anlamlı içgörüler sunmaktadır.