Dergiler / Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi / 2026 / Cilt: 28 Sayı: 2

Kil zeminler üzerine inşa edilen dairesel batardolarda hidrolik taban göçmesi davranışının sayısal analizi

Numerical analysis of hydraulic heave failure in circular cofferdams constructed on clay soils

Ozan Subaşı(Türk-Alman Üniversitesi)0000-0001-6931-0590
Sayfa
981–995
Yayın Tarihi
2026-07-31
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Elde edilen bulgular, hidrolik taban göçmesi davranışının zemin kohezyonu ile batardo geometrisinin birlikte etkisi altında şekillendiğini ve batardo yarıçapının hidrolik stabiliteyi belirleyen baskın bir parametre olduğunu göstermektedir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Yeraltı suyu ile nehir, göl ve deniz gibi yüzey sularının bulunduğu ortamlarda temel ve kazı imalatlarının geçici olarak kuru koşullarda gerçekleştirilmesi amacıyla inşa edilen batardolarda, su seviyesinin batardo tabanı kotunun üzerinde kalması durumunda taban altında oluşan potansiyel fark, hidrolik taban göçmesi mekanizmasını tetikleyebilmekte; bu da efektif gerilmelerin azalmasına ve zemin mukavemetinde önemli kayıplara yol açabilmektedir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Analizlerde, zemin kohezyonundaki değişimlerin ve batardo geometrisinin yeraltı suyu hidrolik yükü, boşluk suyu basıncı ve hidrolik eğim dağılımları üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir.
💡
Sonuç & Katkı:Elde edilen bulgular, hidrolik taban göçmesi davranışının zemin kohezyonu ile batardo geometrisinin birlikte etkisi altında şekillendiğini ve batardo yarıçapının hidrolik stabiliteyi belirleyen baskın bir parametre olduğunu göstermektedir.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Batardo · hidrolik taban göçmesi · killi zeminler

Özet

Yeraltı suyu ile nehir, göl ve deniz gibi yüzey sularının bulunduğu ortamlarda temel ve kazı imalatlarının geçici olarak kuru koşullarda gerçekleştirilmesi amacıyla inşa edilen batardolarda, su seviyesinin batardo tabanı kotunun üzerinde kalması durumunda taban altında oluşan potansiyel fark, hidrolik taban göçmesi mekanizmasını tetikleyebilmekte; bu da efektif gerilmelerin azalmasına ve zemin mukavemetinde önemli kayıplara yol açabilmektedir. Bu çalışmada, su seviyesinin yüksek olduğu durumlarda, kil zeminlerde inşa edilen dairesel batardolarda hidrolik taban göçmesi davranışı, eksenel simetri varsayımı altında gerçekleştirilen sonlu eleman analizleri ile incelenmiştir. Analizlerde, zemin kohezyonundaki değişimlerin ve batardo geometrisinin yeraltı suyu hidrolik yükü, boşluk suyu basıncı ve hidrolik eğim dağılımları üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, hidrolik taban göçmesi davranışının zemin kohezyonu ile batardo geometrisinin birlikte etkisi altında şekillendiğini ve batardo yarıçapının hidrolik stabiliteyi belirleyen baskın bir parametre olduğunu göstermektedir. Ayrıca, batardonun iki tarafı arasındaki göçmeye neden olan kritik su seviyesi farkının zemin kohezyonundaki artışla birlikte yükseldiği, ancak bu etkinin özellikle daha büyük batardo yarıçaplarında belirginleştiği belirlenmiştir.

Abstract

In environments where groundwater and surface waters such as rivers, lakes, or seas are present, cofferdams are constructed to temporarily provide dry conditions for foundation and excavation works. When the water level remains above the cofferdam base elevation, the hydraulic head difference developing beneath the base may trigger hydraulic heave failure mechanisms, leading to a reduction in effective stresses and a significant loss of soil strength. In this study, the hydraulic heave failure behavior of circular cofferdams constructed on clay soils under high groundwater conditions is investigated using finite element analyses performed under the assumption of axial symmetry. The analyses evaluate the influence of variations in soil cohesion and cofferdam geometry on the distribution of groundwater hydraulic head, pore water pressure, and hydraulic gradient. The results indicate that hydraulic heave failure behavior is governed by the combined effects of soil cohesion and cofferdam geometry, with cofferdam radius identified as a dominant parameter controlling hydraulic stability. Furthermore, it is shown that the critical water level difference causing hydraulic heave failure between the two sides of the cofferdam increases with increasing soil cohesion, while this effect becomes more pronounced for larger cofferdam radii.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Subaşı, O. (2026). Kil zeminler üzerine inşa edilen dairesel batardolarda hidrolik taban göçmesi davranışının sayısal analizi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Cilt: 28 Sayı: 2, 981–995. https://doi.org/10.25092/baunfbed.1868862

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (23)

  1. Terzaghi, K., Erdbaumechanik Auf Bodenphysikalischer Grundlage, Franz Deuticke-Verlag, Leipzig and Wien, Germany/Austria, (1925).
  2. Terzaghi, K. ve Peck, R. B., Soil Mechanics in Engineering Practice, John Wiley & Sons, New York, NY, USA, (1968).
  3. Říha, J., Petrula, L. ve Hala, M., Statistical analysis of experimentally determined critical hydraulic gradients for heave, Géotechnique Letters, 10, 2, 377–384, (2020).
  4. Tanachaichoksirikun, P., Seeboonruang, U., Sirikaew, U. ve Horpeancharoen, W., Assessing seepage behavior and hydraulic gradient conditions in the Lam Phra Phloeng earth fill dam, Thailand, Water, 18, 3, 406, (2026).
  5. Wudtke, R. B. ve Witt, K. J., A static analysis of hydraulic heave in cohesive soil, Proceedings, 3rd International Conference on Scour and Erosion, 1–3, Amsterdam, (2006).
  6. Wudtke, R. B., Failure mechanisms of hydraulic heave at excavations, Proceedings, 19th European Young Geotechnical Engineers’ Conference, Győr, Hungary, (2008).
  7. Koltuk, S. ve Azzam, R., Use of quicksand condition to assess the base stabilities of sheeted excavation pits against seepage failure in cohesionless soils, Arabian Journal for Science and Engineering, 44, 10, 8515–8526, (2019).
  8. Koltuk, S. ve Fernandez-Steeger, T., Evaluation of seepage failure by heave in homogeneous cohesionless soils using finite element method, International Journal of Geotechnical Engineering, 16, 10, 1201–1210, (2022).
  9. Benmebarek, N., Benmebarek, S. ve Kastner, R., Numerical studies of seepage failure of sand within a cofferdam, Computers and Geotechnics, 32, 4, 264–273, (2005).
  10. Subasi, O., Effect of low cohesion in sandy soils on seepage-induced failure of circular sheeted excavation pits, Geomechanics and Engineering, 43, 4, 329, (2025).
  11. Griffiths, D. V., Seepage beneath unsymmetric cofferdams, Géotechnique, 44, 2, 297–305, (1994).
  12. Koltuk, S. ve Azzam, R., Design charts for circular-shaped sheeted excavation pits against seepage failure by heave, Periodica Polytechnica Civil Engineering, 60, 3, 421–426, (2016).
  13. Madanayaka, T. A. ve Sivakugan, N., Simple solutions for square and rectangular cofferdam seepage problems, Canadian Geotechnical Journal, 56, 5, 730–745, (2019).
  14. Koltuk, S., Song, J., Iyisan, R. ve Azzam, R., Seepage failure by heave in sheeted excavation pits constructed in stratified cohesionless soils, Frontiers of Structural and Civil Engineering, 13, 6, 1415–1431, (2019).
  15. Koltuk, S., Fernandez-Steeger, T. M. ve Azzam, R., Einfluss der Bodenschichtung auf hydraulischen Grundbruch in Baugruben in nichtbindigen Böden, Grundwasser, 26, 3, 255–268, (2021).
  16. Arama, Z. A., Numerical analysis of single rammed aggregate piers installed in stratified soil profiles, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 22, 1, 133–148, (2020).
  17. Zhou, S., Zheng, H. K., Chen, Y. F. ve Li, Y., Seepage flow analysis of cofferdam in deep overburden foundation, Advanced Materials Research, 864, 2340–2345, (2014).
  18. Cheng, Y. M., Chen, F., Zhu, Z., Yuan, C. ve Li, L., Seepage analysis for construction, with applications to some projects in Hong Kong, Geofluids, 2021, 1, 6623816, (2021).
  19. Erdem, E., Kolay, E., Yildirim, F. ve Çadir, C. C., The investigation of the seepage condition of an upstream cofferdam with computer simulations and field observations: The case study of Inandik Dam, Turkey, Environmental Earth Sciences, 83, 20, 583, (2024).
  20. Bentley Systems, PLAXIS 2D, Version 2024.2.0.1144, Computer Software, Bentley Systems, Inc., Pennsylvania, USA, (2024).
  21. Song, B., Liu, J. Y., Liu, Y. ve Hu, P., Generalization and implementation of hardening soil constitutive model in ABAQUS code, Geomechanics and Engineering, 36, 4, 355, (2024).
  22. Hu, J. ve Du, Q., Parameter study and engineering verification of the hardening soil model with small-strain stiffness for loess in the Xi’an area, Applied Sciences, 15, 3, 1278, (2025).
  23. Plaxis 2D Manual, Plaxis 2D Material Models Manual, Bentley Systems, Pennsylvania, USA, (2025).