Alüvyon zemin ortamındaki dalga soğurulmasının tren geçişleri için deneysel ve analitik olarak değerlendirilmesi

Abstract

Farklı frekans içeriklerine sahip yüksek hızlı tren (YHT) ile yük ve banliyö trenlerinin tekrarlı geçişleri sırasında meydana getirdiği titreşim etkilerinin özellikle kayma dalgası hızı düşük alüvyon zemin koşullarında dalga yayılım açısından irdelenmesi gerekliliği ülkemiz için güncelliğini korumaktadır. Hareketli yüke ait kritik hızın Rayleigh tipi yüzey dalgalarının yayılış hızına özdeş olduğu durumlarda, özellikle yumuşak zemin koşullarında meydana gelebilecek rezonans fenomeni ile demiryolu platformu çevresinde kuvvetli yer hareketleri ve bunun sonucunda hasar yapıcı titreşimlerin oluşması muhtemeldir. Yapılan bu çalışma, yolcu ve yük taşımacılığında kullanılan farklı hızlardaki tren geçişlerinin alüvyon zemin ortamında sebep olduğu titreşim oluşum mekanizmasının ve dalga yayılım özelliklerinin belirlenmesine odaklanmıştır. Titreşim enerjisinin zemin ortamında soğurulmasını dalga türüne ve geometrik sönüme bağlı tanımlayan analitik çözümler ile ardışık gözlem noktalarındaki deneysel ölçüm sonuçlarının karşılaştırılması için İzmit-Arifiye arasında bulunan Kırkpınar bölgesi seçilmiştir. Analitik çözümlerle elde edilen titreşim azalım ilişkisi mesafeye bağlı olarak orantılı bir şekilde azalmışken, deneysel ölçümlerdeki titreşim soğurulması orantılı bir azalım göstermemiştir. Ayrıca, hendekli serbest zeminde ölçülen ve analitik olarak hesaplanan ivme genliklerinde, serbest zemindeki genlik değerlerine oranla daha fazla azalım ilişkisi elde edilmiştir. Yapılan deneysel ölçümlerin güvenilirliğinin daha yüksek olması amacıyla deneysel veriler değerlendirilerek, serbest zemin ve hendekli serbest zemin için ivme genliklerinin azalım eğrilerine ait fonksiyonlar regresyon analizi ile elde edilmiştir. YHT geçişlerinin oluşturduğu titreşimlere ait ivme genliklerinin mesafeye bağlı azalım eğrisi formülasyonlarının oldukça yüksek korelasyonlu olması, belirli noktalardaki ivme genlikleri azalımının hesaplanabilmesi için analitik çözüm yönteminin geçerliliğini göstermiştir. Alüvyon zeminler ve beton kilit taşı ile kaplanmış zemin koşullarındaki dalga yayılımı, yapılan bu tez çalışmasıyla deneysel ve analitik olarak incelenmiştir. Sonuç olarak, beton kilit taşı kaplanmış zemin koşullarında hem deneysel olarak ölçülen hemde analitik olarak hesaplanan ivme genliklerinde bir miktar daha azalmanın olduğu anlaşılmıştır.The necessity of investigating the vibration effect induced by the repetitive passage of the high-speed train, freight and suburban train with different frequency contents remains up to date in terms of wave propagation, especially in soft soils with low shear wave velocity for our country. The resonance phenomenon that occurs when the critical velocity of the moving load is equal to the velocity of Rayleigh waves can create strong ground motion on the surrounding railway and are likely to result in damaging vibrations. This study focuses on the determination of vibration formation mechanism and wave propagation characteristics caused by trains at different speeds in alluvial soil conditions used in passenger and freight transportation. To compare the experimental measurement at consecutive observation points and the analytical solutions defining the absorption of vibration energy in the soil medium depending on wave type and geometric damping, Kırkpınar region between İzmit and Arifiye was selected. The absorption of vibration in the experimental measurements did not show a proportional decrease while the reduction in vibrational behavior obtained from analytical solutions decreased proportionally depending on the distance. In addition, more reduction relationship was obtained in the acceleration amplitudes measured in the trench free ground and analytically calculated compared to the amplitude values in the free ground. In order to increase the reliability of the experimental measurements, the experimental data were evaluated and the functions of the attenuation curves of the acceleration amplitudes for free ground and trench free ground were obtained by regression analysis. The fact that the acceleration amplitudes of the vibrations generated by the YHT transitions are highly correlated with the distance-dependent attenuation curve formulations showed the validity of the analytical solution method to calculate the decrease in the acceleration amplitudes at certain points. The wave propagation in alluvial soils and the ground conditions covered with concrete keystone was investigated experimentally and analytically with this thesis study. As a result, it has been understood that there is some decrease in acceleration amplitudes both experimentally and analytically calculated in concrete keystone covered ground conditions.