Experimental study of sheet pile retaining walls with granulated rubber reinforced backfill

Abstract

Earth retaining structures such as retaining walls, bridge abutment, bulkhead, braced excavation, and mechanically stabilized walls play a critical role in many infrastructural projects and are often subjected to different loading conditions. Performance of retaining walls under static and dynamic loading conditions depends upon the type of backfill soil. According to the European tire and rubber manufacturers’ Association (ETRMA) report about the end-of-life tyers management in 2017, Turkey recovers 0% of scrap tires in the civil engineering, public works, and backfilling category. This study aims at describing the ability to use granulated rubber sand mix as a backfill material in earth retaining structures. Therefore, physical model tests were conducted to investigate the deformation characteristics and pressure distribution of granulated rubber-sand mixture backfill behind the sheet pile. At dry and saturated conditions, granulated rubber-sand mixture backfill areas were changed in the physical model tests. Granulated rubber showed promising results that reduced the stiffness and density and increased the shear strength when used with sand. 6%, 8%, 10%, 12, and 15% granulated rubber mixing ratios have been tested using coarse and fine granulated rubber. The optimum ratio was 10% of finely granulated rubber. The maximum dry density reduced by 3.1%, and the maximum shear strength increased by 6.1%. When the granulated rubber-sand mix was used as a backfill, it reduced the lateral earth pressure and increased the water seepage under the sheet pile. The sheet pile model with granulated rubber sand mix backfill showed higher strength than the clean sand model.

İstinat duvarları, köprü kenar ayağı, perde, ikaslı kazı ve mekanik olarak stabilize edilmiş duvarlar gibi zemin istinat yapıları, birçok altyapı projesinde kritik rol oynar ve genellikle farklı yükleme koşullarına maruz kalır. İstinat duvarlarının statik ve dinamik yükleme koşulları altında performansı, dolgu malzemesinin tipine bağlıdır. İstinat duvarlarının arkasında genellikle temiz granüler kohezyonsuz dolgu malzemeleri tercih edilir. Son zamanlarda, parçalanmış lastik kırıntıları, granüler kauçuk, geofoam, uçucu kül, plastik şişeler vb. gibi yeni geri dönüştürülmüş hafif malzemeler, kohezyonsuz granuler zeminle karıştırılarak kullanılabilir. Avrupa Lastik ve Kauçuk Üreticileri Birliği'nin (ETRMA) 2017'deki ömrünü tamamlamış lastik yönetimine ilişkin raporuna göre, Türkiye inşaat mühendisliği, bayındırlık işleri ve dolgu alanlarında geri kazanın hurda lastik kullanımını %0 olarak belirtilmiştir. Öte yandan, bazı ülkeler inşaat malzemesini geliştirmek için granül kauçuklar kullanmaktadır. Kalifornya’da, lastikli asfalt kaplama projelerinde 10 milyondan fazla atık lastik kullanmış veya tasarımı optimize edilmiştir. Bu çalışma, granüler kauçuk kum karışımının zemin istinat yapılarında dolgu malzemesi olarak kullanılabilme becerisini açıklamayı amaçlamaktadır. Bu nedenle, palplanş arkasındaki granüler kauçuk kum karışımı dolgunun deformasyon özelliklerini ve basınç dağılımını araştırmak için fiziksel model testleri yapılmıştır. Kuru ve doygun zemin koşullarında, fiziksel modelleme testlerinde granül kauçuk kum karışımın dolgu alanları değiştirilmiştir. Granül kauçuk, kumla birlikte kullanıldığında rijitliği ve yoğunluğu azaltan ve kesme mukavemetini artıran umut verici sonuçlar göstermiştir. %6, %8, %10, %12 ve %15 granüler kauçuk karışım oranları, kaba ve ince granüler kauçuk kullanılarak test edilmiştir. Optimum oranın %10 ince taneli kauçuk olduğu belirlenmiştir. Maksimum kuru yoğunluk %3,1 azalmış ve maksimum kesme mukavemeti %6,1 artmıştır.