The Effect of Tunneling on the Piled Foundation in Layered Soils

Year 2023, Volume: 9 Issue: 2, 369 - 380, 31.12.2023

Hossein Zoriyeh Aligholi Onur Yavan

https://doi.org/10.34186/klujes.1400177

Abstract

It is believed that tunnel construction will have significant and intricate effects on structures supported by piles. One of the most popular approaches to research is numerical modeling. This study looked into how tunnel placement affected piled foundation systems in layered soil. In sixteen models utilizing PLAXIS 2D finite element analysis, a square foundation with dimensions of 26×26×2 meters and a load of 200 kPa was applied to the soil profile representing Istanbul's Avcilar district. In the 11×7 formation, two groups of piles were created, each with a fixed spacing of 2.4 meters and varying diameters of 0.8, 1.2 with 30 meters in length. The piles were placed 4 meters out of the plane and 1 meter from the edges. For every pile group, a 10-meter-diameter tunnel was examined at two various Z⁄D and four various X⁄D from the foundation's center to determine the influence of the tunnel location. According to the results, the surface total settlement values decrease, and the differential settlements increase as the tunnel is positioned farther in the x direction from the foundation center axis. The pile's bending moment slightly decreases as the tunnel's horizontal location gets farther away from it. The tunnel's effect decreases with increasing distance within the influence zone. Tunnel settlement cannot be significantly reduced by deepening the tunnel or increasing the pile's diameter.

Keywords

Tunnel, Piled foundation, Settlement, Finite Elements

TABAKALI ZEMİNLERDE TÜNEL AÇMANIN KAZIKLI TEMEL ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Abstract

Tünel inşaatının kazıklarla desteklenen yapılar üzerinde önemli ve karmaşık etkileri olacağına inanılmaktadır. Araştırma için en popüler yaklaşımlardan biri sayısal modellemedir. Bu çalışmada, tünel yerleşiminin tabakalı zeminlerde kazıklı temel sistemlerini nasıl etkilediği incelenmiştir. PLAXIS 2D sonlu eleman analizinin kullanıldığı on altı modelde, İstanbul'un Avcılar ilçesini temsil eden zemin profiline 26×26×2 metre boyutlarında kare bir temel ve 200 kPa yük uygulanmıştır. 11×7 formasyonunda, her biri 2.4 m sabit aralıklı ve 30 m uzunluğunda 0.8, 1.2 değişen çaplarda iki grup kazık oluşturulmuştur. Kazıklar düzlemin 4 m dışına ve kenarlardan 1 m uzağa yerleştirilmiştir. Her kazık grubu için, tünel konumunun etkisini belirlemek amacıyla temel merkezinden iki farklı Z⁄D ve dört farklı X⁄D noktasında 10 m çapında bir tünel incelenmiştir. Sonuçlara göre, tünel temel merkez ekseninden x yönünde uzaklaştıkça yüzey toplam oturma değerleri azalmakta ve diferansiyel oturmalar artmaktadır. Kazık eğilme momenti, tünelin yatay konumundan uzaklaştıkça hafifçe azalmaktadır. Tünelin etkisi, etki bölgesi içinde artan mesafe ile azalır. Tünel oturması, tünelin derinleştirilmesi veya kazık çapının artırılmasıyla önemli ölçüde azaltılamaz.

Keywords

Tünel, Kazıklı temel, Oturma, Sonlu Elemanlar

References

• Dalgıç, S., Turgut, M., Kuşku, İ., Coşkun, Ç., & Coşgun, T. (2009). İstanbul'un Avrupa Yakasındaki Zemin ve Kaya Koşullarının Bina Temellerine Etkisi. Uygulamalı Yerbilimleri Dergisi, 8(2), 47-70.
• Deshmukh, R., & Patil, P. (2020). Effect of Tunnel Construction on the Settlement of Existing Pile-Supported Superstructure. In Smart Cities—Opportunities and Challenges: Select Proceedings of ICSC 2019, (pp. 555-270).
• El Houari, N., Taleb, O., Hamzaoui, F., & Bachir, E. (2022). Analysis of Pile Tunnel Interaction. International Journal of Advanced Studies in Computer Science & Engineering, 11(11).
• Ertürk, Z. (2015). İstanbul Avrupa Yakası Güneyindeki Zeminlerin Geotekniği. (Doctoral Dissertation, İstanbul Kültür Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü/İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı/Geoteknik Bilim Dalı.
• Jongpradist, P., Detkhong, T., and Youwai, S. (2012). Numerical Simulations of Geotechnical Works in Bangkok Subsoil Using Advanced Soil Models Available In Plaxis And Through User-Defined Model. PLAXIS Professional.
• Kumar, R. (2022). Tunnel Pile Interaction & Settelment Analyis Of Piles Under Influence Of Tunnel Using Plaxis 2d. Master Of Technology, Department Of Civil Engineering Delhi Technological University (DTU).
• Raja, M. K., Premalatha, K., & Hariswaran, M. S. (2015). Influence of tunneling on adjacent existing pile foundation. Int J Eng Res And4 , 08, 477-483.
• Rezala. (2013). Büyükçekmece Gölü Yakınında Gelişen Kütlesel Bir Kayma Hareketinin Analizi / Analysis of A Sliding Mass Movement Developed Near The Buyukcekmece Lake. İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı.
• Salim, N. M., & Lafta, S. J. (2020). The Effect of Group of Piles on Existing Tunnel. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 737.
• Shabna, P. S., & Sankar, N. (2016). Numerical analysis of shallow tunnels in soft ground using Plaxis2D. Int J Sci Eng Res, 7(4), 978.
• Swetha, B., Sangeetha, S., & Hari Krishna, P. (2022). Numerical Prediction of Tunneling Induced Surface Settlement of a Pile Group. In Recent Trends in Construction Technology and Management: Select Proceedings of ACTM 2021 , 673-683.
• Tezcan, S. S., Kaya, E., Bal, I. E., & Özdemir, Z. . (2002). Seismic amplification at Avcılar, Istanbul. Engineering structures, 24(5), 661-667.