A case study on settlement analysis of geothermal power plant foundation

Abstract

Foundation settlement criteria are highly sensisitive for geothermal power plants. In geotechnical literature there are several settlement analyses which can be done by using elastic approaches, in-situ test results or numerical methods. Unfortunately, all these methods cannot give close results with each other. As a result, the unrepresentative analyses influence the safety, economy and time of the projects. In this study, the settlement of the geothermal power plant located in Aydın / İncirliova which constructed on a raft foundation was investigated. According to soil investigations, the raft foundation is located on multilayer soil profile and a compacted high qualified fill layer is placed under the raft foundation. Soil parameters were obtained from in-situ tests (standard penetration tests, cone penetration tests, pressuremeter tests and plate load test and) and laboratory experiments. Settlement results were obtained by 1D stress – strain analyses and 3D continuum numerical analyses (Hardening Soil Model with Small Strain Stiffness and Mohr Coulomb Soil Model) using the commercially available Settle 3D and Plaxis 3D software, respectively. The results of these analysis were also compared with the field monitoring data. The results show that Hardening Soil Model with Small Strain Stiffness gave more accurate result than other models due to the representation of real soil behavior, obtaining non-uniform stress distribution of foundation and obtaining effective stress depth accurately for settlement.

Temel oturma kriterleri jeotermal enerji santralleri için oldukça hassastır. Geoteknik literatürde elastik yaklaşımları, saha test sonuçlarını ya da nümerik yöntemleri kullanan bir çok oturma analiz yöntemi vardır. Maalesef bu yötemler birbirlerine yakın sonuçlar verememektedir. Saha oturmasını temsil etmeyen analizler projelerin güvenliğini, ekonomisini ve zamanını etkilemektedir. Bu çalışmada, Aydın/İncirliova’da yer alan ve radye temel üzerine inşa edilmiş bir jeotermal enerji santralinin oturması incelenmiştir. Zemin araştırma çalışmalarına göre, radye temel çok tabakalı zemin profili üzerinde yer almaktadır ve temelin altında sıkıştırılmış nitelikli zemin dolgusu bulunmaktadır. Zemin parametreleri saha testlerinden (standard penetrasyon testi, koni penetrasyon testi, presiyometre testi ve plaka yükeleme testi) ve laboratuvar deneylerinden elde edilmiştir. Oturma sonuçları tek boyutlu gerilme birim deformasyon analizleri ve üç boyutlu sürekli nümerik analizleri (Hardening Soil Model with Small Strain Stiffness ve Mohr Coulomb Soil Model) ile elde edilmiştir. Bu analizler sırasıyla ticari olarak ulaşılabilen Settle 3D ve Plaxis 3D yazılımları kullanılarak yapılmıştır. Analiz sonuçları sahada ölçülen oturma değerleri ile kıyaslamalı olarak verilmiştir. Oturma analiz sonuçları şunu göstermiştir: Hardening Soil Model with Small Strain Stiffness nümerik analizi zemin davranışını, temel altındaki farklı gerilme dağımlarını ve oturmanın gerçekleşeceği etkili derinliği daha doğru temsil etmesinden dolayı diğer analizlerden daha kesin sonuç vermiştir.