Yapay zemin dondurma uygulamasında yenilikçi yaklaşımlar

Talaş ve buz karışımından yapılmış "pykrete" adı verilen yenilikçi bir kompozit malzemenin uygulanabilirliği araştırılmıştır. Yanal toprak basıncına karşı özgün ve geçici bir istinat yapısı üretmek için, talaşın ince, orta ve kaba dane boyutuna göre sıkıdan gevşeğe doğru farklı yoğunluklarda ve -10.00 °C ve -20.00 °C civarında iki farklı donma sıcaklığında pykrete malzemesinin mekanik özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, 4.83 MPa serbest basınç dayanımına sahip olmasından dolayı ağırlıkça %18 oranında ince dane boyutunda talaş içeren pykrete malzemesinin mukavemetli bir kompozit olarak kullanılmaya uygun özellikler sergilediğini göstermektedir. Doğal şartlarını koruyan granüler zeminlerden örselenmemiş numune alınmasını sağlamak amacıyla, sıcaklığı 48 saat boyunca –15.00 °C'de tutan ikili bağımsız kapalı sirkülasyon mekanizması yardımıyla yapay zemin dondurma (YZD) yaklaşımının kullanılabilirliği değerlendirilmiştir. Plaxis 2D kullanılarak termal modelleme gerçekleştirilmiştir. Termal modellemenin sonuçları, laboratuvar tabanlı deneylerden elde edilen sonuçlarla yüksek derecede benzerlik göstermektedir. Önerilen numune alma metodolojisinin ampirik doğrulaması, saha içi davranışı doğru bir şekilde yakalama yeteneğini göstermiştir. Ayrıca, bu yöntem geleneksel numune alma yöntemlerine kıyasla üstün mukavemet sonuçları sergilemiştir. Cezayir'in başkentinde El Harrach Merkez Metro İstasyonu projesinde yer alan gerçek bir diyafram duvar projesinin termal etki içeren ve içermeyen karşılaştırmalı modeli pykrete istinat yapısı ile birlikte çözdürülmüştür. 216 farklı durumun modellenmesinin ardından, en efektif durum tanımlanmıştır. Pykrete duvar, diğer iki diyafram duvar tipine göre ciddi ölçüde üstün olan iç kuvvetlere karşı önemli bir direnç göstermiştir. Bahsi geçen faktörler, derin kazı projelerine ilişkin İnşaat Mühendisliği alanında termal modellemenin gelecek vadeden potansiyelini göstermektedir.