İnce daneli zeminlerde örselenme

Benzer belgeler
Bartın Üniversitesi Mühendislik ve Teknoloji Bilimleri Dergisi

Laboratuar Kayma Mukavemeti Deneyleri

İNCE DANELİ ZEMİNLERDE ÇEVRİMSEL ŞEKİL DEĞİŞTİRME

KUMLARDA DİNAMİK KAYMA MODÜLÜNÜN BELİRLENMESİ

İLERİ ZEMİN MEKANİĞİ. Ders 1. Genel Giriş. Doç. Dr. Havvanur KILIÇ İnşaat Mühendisliği Bölümü Geoteknik Anabilim Dalı

7. TOPRAĞIN DAYANIMI

GAZİANTEP KİLLERİNİN DİSPERSİBİLİTE ÖZELLİĞİNİN BELİRLENMESİ

Kaolin kilinin dinamik mukavemet özellikleri

Şev Stabilitesi I. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

İNM Ders 4.1 Dinamik Etkiler Altında Zemin Davranışı

POLİPROPİLEN FİBERLERLE GÜÇLENDİRİLMİŞ KUM ZEMİNLERİN DİNAMİK ETKİ ALTINDA BOŞLUK SUYU BASINCI DAVRANIŞI

Tekrarlı yüklemeler etkisi altında zeminlerin konsolidasyonu

ZEMİNLERİN GERİLME-ŞEKİL DEĞİŞTİRME DAVRANIŞI VE KAYMA MUKAVEMETİ

Yatak Katsayısı Yaklaşımı

REZONANS KOLON DENEYİ İLE KİL ZEMİNİN DİNAMİK PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ DETERMINATION OF DYNAMIC PARAMETERS OF CLAY WITH RESONANT COLUMN TEST

5. KONSOLİDAS YON DENEYİ:

DÜŞÜK PLASTĐSĐTELĐ KĐLLERĐN ÖNKONSOLĐDASYON BASINCININ ÇEŞĐTLĐ YÖNTEMLERLE BELĐRLENMESĐ

Ek-3-2: Örnek Tez 1. GİRİŞ

Kil Zeminin Dinamik Davranışının Rezonant Kolon Deneyi İle İncelenmesi. Investigation of Dynamic Behavior of Clay with Resonant Column Test

ARTAN TEKRARLI YÜKLER ALTINDA İNCE DANELİ ZEMİNLERDE FİBER KULLANIMININ DİNAMİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

İnce Daneli Zeminlerin Dinamik Özellikleri

ZEMİN MEKANİĞİ VE TEMEL İNŞAATI İnce Daneli Zeminlerin Kıvamı ve Kıvam Limitleri. Yrd.Doç.Dr. SAADET A. BERİLGEN

DOYGUN, KISMİ DOYGUN VE KURU KUM NUMUNELERİN DİNAMİK DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

Artan İnce Kum Oranının Silt Zeminin Sıkışabilirliğine ve Dayanımına Etkisi

NİĞDE ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ, GEOTEKNİK ABD ZEMİN MEKANİĞİ DENEYLERİ

Zeminlerin Sıkışması ve Konsolidasyon

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 1 sh Ocak 2004

10. KONSOLİDASYON. Konsolidasyon. σ gerilmedeki artış zeminin boşluk oranında e azalma ve deformasyon yaratır (gözeneklerden su dışarı çıkar).

Ön Konsolidasyon Basıncı

INM 305 Zemin Mekaniği

Geotekstil Donatılı Kum Zeminlerin Mekanik Davranışlarının İrdelenmesi *

DOYGUN OLMAYAN İNCE TANELİ ZEMİNLERİN KAYMA DİRENCİ ÖZET

ZEMİN MEKANİĞİ DERS NOTLARI

SP (KÖTÜ DERECELENMİŞ ORTA-İNCE KUM) ZEMİNLERDE KESME HIZININ KESME DİRENCİ PARAMETRELERİ ÜZERİNE ETKİSİ

Sedat SERT-Aşkın ÖZOCAK-Ertan BOL 1

SİLTLİ VE KİLLİ ZEMİNLERİN TEKRARLI YÜKLER ALTINDAKİ DAVRANIŞI. İnş. Müh. Mehmet Barış Can ÜLKER

Zemin Dinamiği Deneylerinde Bilgisayar Kontrollü Sistemlerin Kullanilmasi

Malzemenin Mekanik Özellikleri

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS)

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ZEMİNLERDE GERİLME ARTIMININ K 0 KOŞULLARINA BAĞLI OLARAK İNCELENMESİ. Cafer KAYADELEN, M. Arslan TEKİNSOY, Mustafa LAMAN, M.

Yapı veya dolgu yüklerinin neden olduğu gerilme artışı, zemin tabakalarını sıkıştırır.

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

Prof. Dr. Osman SİVRİKAYA Zemin Mekaniği I Ders Notu

Arayüz Etkileşimi. Gökhan Baykal

2004 Üniversitesi Y. Lisans İnşaat Mühendisliği İzmir Yüksek 2008 Teknoloji Enstitüsü Doktora İnşaat Mühendisliği Ege Üniversitesi 2015

GEOTEKNİK VE SAYISAL MODELLEME

İNM 304 ZEMİN MEKANİĞİ

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GEOTEKNİK ANABİLİM DALI. Ders Değerlendirme

Kaya Zemin Sınıflamaları Parametre Seçimi Şev Stabilite Sorunları. Özgür SATICI Mad. Yük. Jeo. Müh. (MBA)

Yumuşak Zemin Model Parametrelerinin Zemin Davranışına Etkisi

İNM 305 ZEMİN MEKANİĞİ

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

Tekrarlı yükler altında kumların gerilme şekil değiştirme özellikleri

Kil Zeminin Şişme Basıncı ve Konsolidasyon Özelliklerine Öğütülmüş Kumun Etkisinin Araştırılması

TEST EKİPMANLARI SHEAR STRENGTH PARAMETERS ZEMİN den beri...

Programı : DEPREM MÜHENDİSLİĞİ

ANTALYA - ARAPSUYU MEVKİİNDEKİ BİR BÖLGENİN GEOTEKNİK ÖZELLİKLERİ

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ PLASTİSİTENİN KALICI KAYMA MUKAVEMETİNE ETKİSİ. YÜKSEK LİSANS TEZİ Ali Emre ATAÇ

LABORATUVARDA YAPILAN ANALİZLER

ESKİŞEHİR-KÖSEKÖY HIZLI TREN HATTINDAKİ KÖPRÜ VE VİYADÜKLERİN ÜSTYAPILARININ TASARIMI

ZEMİN MEKANİĞİ DENEYLERİ

Ders Notları 2. Kompaksiyon Zeminlerin Sıkıştırılması

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 2013 YILI DÖNER SERMAYE FİYAT LİSTESİ İÇİNDEKİLER

ADANA BİLİM VE TEKNOLOJİ ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 2014 Yılı DÖNER SERMAYE FİYAT LİSTESİ

Saha Deneyleri. Saha Deneyleri. Geoteknik Mühendisliğinde. Prof. Dr. Ahmet Orhan EROL. A. Orhan EROL Zeynep ÇEKİNMEZ. Dr.

YÜKSEK LİSANS TEZİ. İnş. Müh. Ahmet ŞENER. Anabilim Dalı : İnşaat Mühendisliği. Programı : Zemin Mekaniği&Geoteknik Müh.

INM 308 Zemin Mekaniği

1. Temel zemini olarak. 2. İnşaat malzemesi olarak. Zeminlerin İnşaat Mühendisliğinde Kullanımı

Ders: 2 Zeminlerin Endeks Özellikleri-Kıvam Limitleri. Doç. Dr. Havvanur KILIÇ İnşaat Mühendisliği Bölümü Geoteknik Anabilim Dalı

INM 305 Zemin Mekaniği

KURU KUMLARIN DÜŞÜK ŞEKİL DEĞİŞTİRME KAYMA MODÜLÜNÜN PİYEZOELEKTRİK BENDER ELEMANLAR İLE BELİRLENMESİ

İZMİR KÖRFEZİ DENİZEL ÇÖKELLERİ İÇİN ARAZİ KANATLI KESİCİ (VANE) DENEYİ SONUÇLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ

ÖZGEÇMİŞ. Derece Üniversite Alanı Yılı. Lisans Uroumieh Üniversitesi İnşaat Mühenlisliği

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

LABORATUVAR DENEYLERİ

BÜLENT ECEVİT ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DÖNER SERMAYE HİZMETLERİ 2017 BİRİM FİYAT LİSTESİ GENEL HUSUSLAR

İLLER BANKASI A.Ş. İHALE DAİRESİ BAŞKANLIĞI

Yrd. Doç.. Dr. Selim ALTUN

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 2016 YILI DÖNER SERMAYE FİYAT LİSTESİ İÇİNDEKİLER

Dolgu ve Yarmalarda Sondaj Çalışması ve Değerlendirmesi. HAZIRLAYAN Özgür SATICI Mad. Yük. Jeo. Müh. (MBA)

Ders De erlendirme % 50 % 50 Adet Oran 100

DERS SORUMLUSU Yrd. Doç. Dr. Ahmet ŞENOL. Hazırlayanlar. Hakan AKGÖL Ümit Beytullah ELBİR Lütfü CALTEPE

7. TOPRAĞIN DAYANIMI DAYANIM

2015 YILI JEOLOJİK - JEOTEKNİK ETÜT VE HİZMET İŞLERİ, JEOFİZİK ETÜT İŞLERİ, ZEMİN VE KAYA MEKANİĞİ LABORATUVAR DENEYLERİ BİRİM FİYAT CETVELLERİ

Zemin Gerilmeleri. Zemindeki gerilmelerin: 1- Zeminin kendi ağırlığından (geostatik gerilme),

ZEMİN MEKANİĞİ DENEYLERİ

EK-2 BERGAMA OVACIK ALTIN İŞLETMESİ TÜBİTAK RAPORU ELEŞTİRİSİ NE İLİŞKİN GÖRÜŞLER

INSA354 ZEMİN MEKANİĞİ

ZEMİN MUKAVEMETİ: LABORATUVAR DENEY YÖNTEMLERİ

Sıkıştırma enerjisi arttıkça optimum su muhtevası azalmakta, kuru birim hacim ağırlık artmaktadır. Optimum su muhtevasına karşılık gelen birim hacim

ZM-I FİNAL SORU ve CEVAPLARI SORU-1 [10]: Sıvılık indisi (I L ) ne demektir? Sıvılık indisinin 2.1, 0 ve -0.6 olması ne ifade eder?

KİLLİ ZEMİNLERE OTURAN MÜNFERİT KAZIKLARIN TAŞIMA GÜCÜNÜN MS EXCEL PROGRAMI KULLANILARAK HESAPLANMASI. Hanifi ÇANAKCI

Zeminlerden Örnek Numune Alınması

Bazalt Fiber Katkısının Siltli Zeminlerin Kayma Direncine Etkisi

TEKRARLI DİREKT BASİT KESME DENEYLERİNDE CİHAZDAN KAYNAKLANAN SÜRTÜNMENİN BELİRLENMESİ İÇİN BİR YÖNTEM

Silt Kum Karışımlarının Sıvılaşma Davranışı ve Sıvılaşma Sonrası Hacimsel Deformasyon Özellikleri *

İnce daneli zeminlerde SPT sonuçlarının düzeltilmesi üzerine bir çalışma

SONSUZ DÜZENDEKİ YÜZER TAŞ KOLONLARDA KOMPOZİT MALZEME YAKLAŞIMI İLE OTURMA DAVRANIŞI

Transkript:

itüdergisi/d mühendislik Cilt:4, Sayı:4, 29-38 Ağustos 2005 İnce daneli zeminlerde örselenme Hüseyin Suha AKSOY *, Kemal ÖZÜDOĞRU İTÜ İnşaat Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, 34469, Ayazağa, İstanbul Özet İnce daneli zeminlerde numune örselenmesi nedeniyle, numunenin alındığı zemini temsil etmediği bilinmektedir. Numune örselenmesi özellikle yumuşak zeminlerde deney sonuçlarını daha fazla etkilemektedir. Zemin mühendisliği açısından kohezyonlu zeminlerde numune örselenmesinin iki ana sebebi olduğu kabul edilmektedir. İlki, numune alımı işleminden (delme, numune alma, saklama, çıkartma vs.) kaynaklanan mekanik örselenme, ikincisi ise numunenin üzerinde gerilme boşalması sebebiyle meydana gelen örselenmedir. Zeminde gerilme boşalması nedeniyle meydana gelen örselenme zeminin maksimum kayma gerilmesini ve başlangıç kayma modülünü etkilemektedir. Bu amaçla laboratuvarda yeniden oluşturulmuş numuneler elde edilerek her bir numune için gerilme-şekil değiştirme değerleri ve başlangıç kayma modülü değerleri yardımıyla numune örselenmesinin derecesi belirlenmeye çalışılmış ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Numune örselenmesi, gerilme boşalması, aşırı konsolide kil, üçeksenli deney. Disturbance in fine grained soils Abstract In fine grained soils; due to the sample disturbance the specimen can t represent the soils which exist at the field. Sample disturbance effects test results especially on fine grained soils. If researchers determine the soil properties with higher precision this will reduce the all costs of the geotechnical projects. From the view point of geotechnical engineering; sample disturbance consist of two components, one associated with mechanical disturbance caused by the sampler, handling, etc. and the other is due to the stress release. It is inevitable that mechanical disturbance which occurs because of the stress release, effect especially two of soil parameters; maximum shear strength and initial shear modulus. In this work initial shear modulus and stress-strain relationships will be determined on normally consolidated and over consolidated soil specimens. Reconstituted soil samples are used for laboratory tests. Samples are consolidated at anisotropic and/or isotropic conditions, after consolidation samples were sheared These samples were assumed as normally consolidated soils at the site. Other samples are consolidated at isotropic or anisotropic conditions, after this all loads were released. After one day the sample is loaded with a lower isotropic pressure and sheared in undrained conditions. These samples are assumed as laboratory samples. Maximum shear strength and initial shear modulus of each sample are determined. This data can be used for determining the degree of sample disturbance. Keywords: Sample disturbance, stress relief, overconsolidated clay, triaxial test. * Yazışmaların yapılacağı yazar: Hüseyin Suha AKSOY. saksoy@ins.itu.edu.tr; Tel: (424) 237 00 00 dahili: 6331. Bu makale, birinci yazar tarafından İTÜ İnşaat Fakültesi'nde tamamlanmış olan "İnce daneli zeminlerde gerilme boşalmasından kaynaklanan örselenmenin incelenmesi" adlı doktora tezinden hazırlanmıştır. Makale metni 26.05.2004 tarihinde dergiye ulaşmış, 27.07.2004 tarihinde basım kararı alınmıştır. Makale ile ilgili tartışmalar 31.12.2005 tarihine kadar dergiye gönderilmelidir.

H.S.Aksoy, K. Özüdoğru Giriş Son yıllarda gelişen bilgisayar teknolojisi sayesinde geoteknik bilim dalında, sayısal yöntemlerle hesap yapan bilgisayar programlarının artmasına paralel olarak geoteknik mühendisleri tarafından bilgisayar kullanımı oldukça artmıştır. Bu programlardan elde edilen sonuçların doğruluğu doğaldır ki, programa girdi olarak verilen bilgilerin doğruluk derecesine bağlıdır. Geoteknik bilim dalı kurulduğundan beri araziden numune alıcılar ile alınan zeminin, numune almada yapılan hatalar ve numune alma olayının doğası nedeniyle asıl zemini temsil etmediği ve laboratuvar deney sonuçlarının yanıltıcı olabileceği bilinmektedir. Geoteknik mühendisliğinde karşılaşılan stabilite problemlerinin çözümü, arazideki zeminin gerilme şekil değiştirme, mukavemet özelliklerinin doğru tahminine bağlıdır. Bu nedenle arazideki zeminin davranışlarını gerçekçi olarak tahmin edebilmek geoteknik mühendisliğinde çok önemlidir. Geoteknik mühendisliğinde güvenlik katsayılarının bu denli büyük olmasının sebeplerinden biri de numune örselenmesi nedeniyle laboratuvar deneylerinin araziyi tam olarak temsil etmemesidir. Gerilme boşalmasının etkilerini ve bu etkilerin giderilmesi için laboratuvarda Rowe konsolidasyon hücresinde homojen numuneler elde edilmiş ve bu numunelerin kimi anizotropik olarak yüklenerek istenilen gerilme düzeyinde drenajsız olarak kesilmiş, geri kalanı ise yine anizotropik olarak konsolide edilmiş ancak kesilmeden önce üzerindeki bütün gerilmeler kaldırılarak 24 saat bekletilmiş ardından, aşırı konsolide numuneler elde etmek için, daha düşük bir gerilme düzeyinde yeniden yüklenerek drenajsız olarak kesilmiştir. Bütün numunelerin kesilmeden önce, özel olarak imal edilen burulmalı vibrasyon deney sistemi vasıtası ile başlangıç kayma modülleri belirlen-miştir. Çalışmada kullanılan numunelerde fiziksel örselenme oluşmadığı sadece gerilme boşalması nedeniyle örselenme meydana geldiği kabul edilmiştir. Bishop ve Henkel (1957) Numune örselenmesinin en fazla normal konsolide ve düşük plastisiteli zeminlerde etkili olduğu, aşırı konsolide zeminlerin örselenme nedeniyle daha az mukavemet kaybettiklerini, gerilme şekil değiştirme eğrilerinin az bir örselenme ile bile değiştiğini daha fazla örselenme durumunda ise drenajsız mukavemetin önemli oranda hatalı ölçülebildiğini belirtmiştir. Bununla beraber efektif gerilme parametrelerinin (c've φ') örselenme sonucu büyük değişimler göstermediğini ifade etmiştir. Broms ve Ratnam (1963) izotropik ve anizotropik şartlarda konsolide ettikleri normal konsolide ve aşırı konsolide, yoğrulmuş kaolin numuneler üzerinde konsolidasyonlu drenajsız deneyler yapmışlardır. Numuneleri anizotropik olarak konsolide edebilmek için, önce izotropik olarak konsolide etmişler, ardından düşey gerilme küçük (3.45 kpa) artışlarla istenen değere getirilmiştir. Maksimum deviatorik gerilmeye anizotropik olarak konsolide edilen numunelerde çok daha küçük eksenel şekil değiştirme değerlerinde ulaşıldığını belirlemişlerdir. Efektif kayma mukavemeti açısı (φ') anizotropik olarak konsolide edilmiş numunelerde daha yüksek elde edilmiştir. Deney sonrası su muhtevasının, numunenin ortasında daha yüksek değerlerde olduğunu belirlemişlerdir. Konsolidasyon şartlarının gerilme-şekil değiştirme ilişkisini, boşluk suyu basıncı oluşumunu, kayma mukavemeti parametrelerini ve deney sonu su muhtevalarını etkilediğini belirtmişlerdir. Ladd ve Foott (1974) tarafından yapılan çalışmada numune, arazi ön konsolidasyon basıncının en az iki, ideal olarak ise dört katı bir basınç altında izotropik olarak konsolide edilmesi tavsiye edilmektedir. Bu gerilmeler altında konsolidasyon tamamlandıktan sonra gerilmeler arazideki gerilme seviyesine kadar boşaltılmakta ve bu gerilmeler altında drenajsız koşullarda numunede göçmeye ulaşılmaktadır. Bu yöntem SHANSEP (Stress History and Normalized Soil Engineering Properties) olarak anılmaktadır. Broms (1980) numune örselenmesinin, kayma mukavemetini azalttığını ve dolayısı ile tasarımı yapılan binayı da etkilediğini belirtmiştir. Yazara göre statik yükler altındaki taşıma gücü %30 az hesaplanabilmekte, oturmalar ise özellikle katı killerde üç ile altı kat fazla hesaplanabilmektedir.

İnce daneli zeminlerde örselenme Anizotropik olarak konsolide edilmiş numunelerin başlangıç kayma modülünün, gerilme boşalmasından, izotropik olarak konsolide edilmiş numunelere göre çok daha fazla etkilendiğini belirtmiştir. Ayrıca numune alıcının cidarları boyunca istenmeden de olsa bir yoğrulma meydana geldiğini ve bu sebeple numune içerisindeki suyun yoğrulmuş kenar bölgelerden, örselenmemiş merkez bölgelere doğru hareket ettiğini ve bu etkiden kurtulmak için numunenin, numune alma işleminden hemen sonra numune alıcıdan çıkarılması gerektiğini belirtmiştir. Koutsoftas ve Fischer (1980) dinamik üç eksenli ve Rezonans frekansı deney aletlerinde plastik kıvamda olan örselenmemiş iki tür deniz kili üzerinde yaptıkları deneysel çalışmalardan her iki tür kilde de kayma modüllerinin ve kayma mukavemetlerinin gerilme geçmişinden oldukça fazla etkilendiğini belirtmişlerdir. Yazarlar kayma mukavemeti ile normalize edilmiş maksimum kayma modülü aşırı konsolidasyon oranı ilişkisinin ters orantılı bir eğri şeklinde olduğunu belirtmişlerdir. Kirkpatrick ve Khan (1984) kaolen ve illit numuneler üzerinde çalışmışlar; normal konsolide killerin, araziye göre mukavemetlerinin düşük olduğunu ve göçme anında ulaşılan deformasyonların yüksek olduğunu belirlemişlerdir. Arazideki gerilmelerle (anizotropik) yeniden konsolide edilen numunelerin arazideki numunelere oldukça yakın mukavemet parametrelerine sahip olduğunu belirlemişler ve SHANSEP gibi karmaşık yöntemlere gerek olmadığını ifade etmişlerdir. Lacasse (2001) değişik çaptaki numune alıcılarla alınmış kil numuneler üzerinde deneyler yapmış ve numune örselenmesinin etkilerini gidermek için arazideki gerilme koşullarında (K o ) numunelerin yeniden konsolide edilmesini önermiştir. Deneysel çalışmalar Bütün deneylerde Eskişehir yöresinden hazır olarak getirtilen kil kullanılmıştır. Bu kilin laboratuvar deneyleri ile belirlenen dane özgül ağırlığı 2.70, likit limiti %44, plastik limiti %25 olarak bulunmuştur. Yapılan hidrometre analizi sonucunda, ince daneli malzemelerin oranının yaklaşık %50 olduğu görülmüştür. Bütün numuneler toz halindeki Eskişehir kilinden likit limitin 2.5 katı su muhtevası ile Şekil 1 de görülen Drenaj Çubuğu O-Ring Hava Basıncı Drenaj Hortumu Hava Basıncı Pirinç Kapak Lastik Körük Gözenekli Taş Sinterlenmiş Bronz Hava Drenaj Pirinç Gövde Numune O-Ring Drenaj Drenaj Şekil 1. Numune hazırlamakta kullanılan Rowe hücresi

H.S.Aksoy, K. Özüdoğru Rowe hücresi kullanılarak 100 kpa basınç altında konsolide edilerek hazırlanmıştır. İlk gün numune düşük bir basınç altında bekletilmiştir. Bunun nedeni çok cıvık kıvamda olan numunenin körüğün kenarlarından fışkırmasını engellemektir. İkinci gün basınç 100 kpa a yükseltilmiştir. Konsolidasyonun tamamlanma süresi yaklaşık 2 haftadır. Bu süre sonunda yaklaşık 120 mm yüksekliğinde ve su muhtevası w %40 olan bir zemin elde edilmiştir. Bu zemin kütlesinden üç eksenli deney numunesi almak için hücrenin üst başlığı sökülüp 50 mm çapında standart bir numune alıcı ile numuneler alınmıştır. Rowe hücresinde 100kPa basınç altında konsolide edilen kil numuneler, numune alıcıdan çıkarıldıktan sonra su muhtevalarını kaybetmemeleri için streç film ve alüminyum folyo ile kaplanmış ve desikatöre yerleştirilmiştir. Hazırlanan numunelerin başlangıç kayma modülünü belirleyebilmek için, klasik bir üç eksenli deney sistemi istenilen deney şartlarını oluşturacak şekilde modifiye edilmiştir. 50mm çapında 100mm yüksekliğinde numuneler üzerinde, Wykham Farrance marka hücre ve üç eksenli çerçevesi kullanılarak deneyler yapılmıştır. Deneylerde kullanılacak numunelerin başlangıç kayma modülünü belirleyebilmek için özel bir üst başlık ve bu başlığa uygun bir üç eksenli deney hücresi pistonu yaptırılmıştır. Bu başlık ve piston sistemi ile zemin numunelerine çok küçük genlikli burulma deformasyonları uygulayabilmek için bir sarkaç kiriş imal edilmiştir. Aynı zamanda bu kirişin ağırlığını dengeleyen eş ağırlık sistemi sayesinde anizotropik düşey gerilmeler numuneye uygulanabilmiştir. Elde edilen deney sistemi burulmalı üç eksenli deney sistemi olarak adlandırılmıştır. Deney sistemin ayrıntılı şeması Şekil 2 de görülmektedir. Normal konsolide numuneler üzerinde yapılan deneyler beş aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir: a)numunenin suya doygun hale getirilmesi, b)numunenin istenilen çevre basıncı altında izotropik olarak konsolide edilmesi, Eşdeğer Karşı Ağırlıklar Yük Halkası Ağırlıklar Yan Hücre Hassas Depl.Ölçer Ters Basınç Basınç Regülatörü Hava Kompresoru Hücre Basıncı Yan Hücre Yan Hücre Hücre Basınç Ölçeri Yükleme Birimi Boşluk Suyu Basınç Ölçeri Bilgisayar ADU Şekil 2. Burulmalı üçeksenli deney sistemi

İnce daneli zeminlerde örselenme c)numunenin istenilen düşey basınç altında anizotropik olarak konsolide edilmesi, d)burulmalı sistem ile numunenin başlangıç kayma modülünün belirlenmesi, e)numunenin deformasyon kontrollü olarak drenajsız kesilmesi Aşırı konsolide numuneler ise anizotropik olarak konsolide edildikten sonra üzerlerine etkiyen bütün yükler kaldırılarak 24 saat beklenmiş ve daha sonra izotropik olarak konsolide edildiği gerilme seviyesinde yeniden konsolide edilerek drenajsız olarak kesilmiştir. Yapılan deneyler Deneylerde numuneler farklı gerilme şartları altında (izotropik ve anizotropik) konsolide edilerek kesilmişlerdir. Bu numuneler arazi eşdeğeri numuneler olarak isimlendirilmişlerdir. Arazi eşdeğeri numunelerin hepsi normal konsolidedir. Daha sonra araziden numune alıcı ile alınıp laboratuvara getirilen numuneleri modelleyebilmek için, aynı numuneler yeniden hazırlanmış, aynı gerilme şartlarında konsolide edilmiş, konsolidasyonun ardından numune üzerindeki bütün yükler kaldırılmış ve numune 24 saat boyunca bekletilmiştir. 24 saatin ardından numune, daha düşük bir gerilme seviyesinde yeniden izotropik olarak yüklenmiş, konsolide edilmiştir. Konsolidasyonun ertesinde drenajsız olarak kesilmiştir. Bu numunelerde araziden laboratuvara getirilip gerilme geçmişi dikkate alınmadan kesilen aşırı konsolide numuneler olarak kabul edilmişler ve laboratuvar numuneleri olarak isimlendirilmişlerdir. Normal konsolide numuneler arasında aynı K=σ c /σ v oranına sahip numuneler üzerinde farklı gerilme seviyelerinde deneyler yapılmış ve bu sayede kayma mukavemeti parametreleri (c,φ) elde edilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda normal konsolide arazi eşdeğeri numunelerin kayma mukavemetlerinin boşluk oranı ile değişiminin Şekil 3 deki gibi olduğu görülmüştür. Gerilme boşalması yaşamış laboratuvar numunelerinde ise kayma mukavemeti boşluk oranı ile Şekil 4 deki gibi değişmektedir. Her iki grafikten de görülmektedir ki zeminlerin kayma mukavemeti boşluk oranı arttıkça azalmaktadır. İki tip numunenin kayma mukavemetlerinin karşılaştırmak için aynı numunenin gerilme boşalması yaşamadan önceki ve gerilme boşalması yaşadıktan sonraki kayma mukavemetlerinin birbirine oranı ve aşırı konsolidasyon oranı arasındaki ilişki belirlenmiştir. Bu ilişki Şekil 5 de görülmektedir. 160 Kayma Mukavemeti, S u (kpa) 120 80 40 0 0.700 0.750 0.800 0.850 0.900 0.950 1.000 1.050 Boşluk oranı, e Şekil 3. Arazi eşdeğeri numuneleri için kayma mukavemetinin boşluk oranı ile ilişkisi

H.S.Aksoy, K. Özüdoğru 100 Kayma mukavemeti, S u (kpa) 80 60 40 20 0 0.750 0.800 0.850 0.900 0.950 1.000 Boşluk oranı, e Şekil 4. Laboratuvar numunelerinin kayma mukavemetinin boşluk oranı ile ilişkisi 2.5 2 maks-nk / maks-ak 1.5 1 0.5 0 1 10 Aşırı konsolidasyon oranı, OCR Şekil 5. Normal ve aşırı konsolide numunelerin maksimum kayma gerilmelerinin aşırı konsolidasyon oranı ile değişimi Bu grafikten de görülmektedir ki aşırı konsolidasyon oranı numunenin mukavemeti üzerinde birinci dereceden etkilidir. Grafikten de görüldüğü gibi numunenin aşırı konsolidasyon oranı arttıkça laboratuvarda elde edilen kayma mukavemetinde yapılan hata miktarı da artmaktadır. Eğer kullanılan numunenin aşırı konsolidasyon oranı bilinmiyorsa yapılan deneyin ne kadar yanıltıcı olabileceğinin görülmesi açısından bu grafik anlamlıdır. Grafikte görülen ilişkiyi matematiksel olarak ifade edersek: τ τ maks nk maks ak = 0. 23 xocr + 0. 79 (1)

İnce daneli zeminlerde örselenme şeklinde bir ilişki olduğu görülebilir. Burada laboratuvar numunesinin kayma mukavemetinin bilinmesi durumunda sadece aşırı konsolidasyon oranının bilinmesi ile normal konsolide haldeki kayma mukavemetinin tahmin edilebileceği görülmektedir. Şekil 6 ve Şekil 7 de ise arazi eşdeğeri ve laboratuvar numunelerinin maksimum kayma modüllerinin boşluk oranı ile değişimi görülmektedir. Şekil 8 de ise arazi eşdeğeri numunelerin maksimum kayma modüllerine laboratuvar numunelerinin maksimum kayma modüllerinin oranı Maksimum Kayma modülü, G maks (kpa) 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0.700 0.750 0.800 0.850 0.900 0.950 1.000 1.050 Boşluk oranı, e Şekil 6. Arazi eşdeğeri numunelerin maksimum kayma modülü boşluk oranı ilişkisi 90000 Maksimum kayma modülü, G maks (kpa) 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 0.750 0.800 0.850 0.900 0.950 1.000 Boşluk oranı, e Şekil 7. Laboratuvar numunelerinde G maks boşluk oranı ilişkisi

H.S.Aksoy, K. Özüdoğru 2 1.6 G maks-nk / G maks-ak 1.2 0.8 0.4 0 1 10 Aşırı konsolidasyon oranı, OCR Şekil 8. Normal ve aşırı konsolide numunelerin maksimum kayma modüllerinin aşırı konsolidasyon oranı ile değişimi ile aşırı konsolidasyon oranı arasındaki değişim görülmektedir. Bu grafikten de görülebileceği gibi aşırı konsolide laboratuvar numunelerinin maksimum kayma modüllerinden, arazi eşdeğeri numunelerin kayma modüllerini belirleyebilmek için aşırı konsolidasyon oranının bilinmesi yeterlidir. Grafikte görülen ilişkiyi matematiksel olarak ifade edersek: G G maks nk maks ak = 0. 19xOCR + 0. 80 ifadesini elde edebiliriz. (2) Yapılan çalışmanın daha önce yapılmış çalışmalarla karşılaştırılması amacı ile Şekil 9 da oktaedral çevre gerilmesi ile normalize edilmiş kayma mukavemetlerinin aşırı konsolidasyon oranı ile değişimi gösterilmiştir. Şekil 10 da ise kayma mukavemeti ile normalize edilmiş maksimum kayma modülünün aşırı konsolidasyon oranı ile değişimi görülmektedir. Her iki grafikten de görüldüğü gibi yapılan çalışmanın sonuçları daha önce yapılmış çalışmaların sonuçları ile uyumludur. Sonuçlar Yapılan deneyler çeşitli gerilme şartlarında konsolide edilmiş normal konsolide numuneler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ardından aynı numuneler tekrar üretilerek aşırı konsolide hale getirilmiştir. 1. Aşırı konsolide numunelerde mukavemet kaybı ve kayma modülü düşüşü görülmüştür. Hatta geçmişte yüklendiği yüklerle yeniden yüklenen (OCR=1) numunelerde bile mukavemet kaybı ve kayma modülü düşüşü olmuştur. 2. Aşırı konsolidasyon oranı arttıkça numunenin rijitliği ve mukavemeti artmaktadır. Yukarıdaki grafiklerden de görülmektedir ki gerilme geçmişi zemin numunelerinin davranışlarını etkilemektedir. Gerilme geçmişi tam olarak bilinmeyen numuneler ile deney yapmak yanıltıcı olabilir. Ancak numunenin gerilme geçmişi bilinirse bu yanıltıcı etkilere karşı önlem alınabilir. 3. Genel olarak gerilme boşalması yaşayan numunelerde bir miktar yumuşama meydana gelmektedir. Laboratuvar numunelerinde geçmişte maruz kaldığı en büyük gerilme ile yeniden yüklenmiş numunelerde (OCR=1) bile bir

İnce daneli zeminlerde örselenme Normalize kayma mukavemeti, S u/σo 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Aşırı konsolide numuneler Koutsoftas ve Fischer (1980) 1 10 Aşırı konsolidasyon oranı, OCR Şekil 9. Normalize kayma mukavemeti ile aşırı konsolidasyon oranı ilişkisi 1500 Normalize kayma modülü, G maks /Su 1300 1100 900 700 500 300 Aşırı Konsolide Numuneler Koutsoftas ve Fischer (1980) 1 10 Aşırı konsolidasyon oranı, OCR Şekil 10. Normalize kayma modülü aşırı konsolidasyon oranı ilişkisi miktar mukavemet kaybı ve maksimum kayma modülü düşüşü görülmektedir. Bu olayın nedeninin numunenin gerilme boşalması sırasında emmiş olduğu suyu, yeniden konsolidasyon sırasında tamamı ile dışarı atamaması nedeni ile yumuşaması olduğu düşünülmüştür. 4. Yapılan deneylerde anizotropik ve izotropik olarak konsolide edilmiş normal konsolide numunelerin, daha küçük eksenel birim deformasyon değerlerinde maksimum deviatorik gerilme değerlerine ulaştıkları belirlenmiştir. Aynı numuneler gerilme boşalması neticesi aşırı kon-

H.S.Aksoy, K. Özüdoğru solide edildiklerinde ise maksimum deviatorik gerilmeye daha büyük eksenel birim deformasyon değerlerinde ulaşmışlardır. Kaynaklar Athanasopoulos, G.A. ve Richart, F.E., (1983). Effect of stress release on shear modulus of clays, Journal of The Geotechnical Engineering, ASCE, 109, 1233-1245. Bishop, A.W. ve Henkel, D.J., (1957). The measurement of soil properties in the triaxial test, Edward Arnold, London. Bowles, J.E., (1984). Physical and geotechnical properties of soils, McGraw-Hill Inc., Singapore. Broms, B.B., (1980). Soil sampling in europa: stateof-the-art, Journal of The Geotechnical Engineering Div, ASCE, 106, 65-98. Broms, B.B. ve Rantam, M.V., (1963). Shear strength of an anisotropically consolidated clay Journal of The Soil Mechanics and Foundation Engineering Division, ASCE, 89, 1-26. Craig, R.F., (1992). Soil mechanics, Chapman and Hall Inc., London. Das, B.M., (1993). Principles of soil dynamics, PWS-KENT Publ. Comp., Boston. Drnevich, V.P. ve Massarsch, K.R., (1979). Sample disturbance and stress-strain behavior, Journal of The Geotechnical Engineering Division, ASCE, 105, 1001-1016. Graham, J. ve Lau, S.L.-K., (1988). Influence of stress-release disturbance, storage and consolidation procedures on the shear behavior of reconstituted underwater clay, Geotechnique, 38, 279-300. Hardin, B.O. ve Black, W.L., (1968). Vibration modulus of normally consolidated clay, Journal of The Soil Mechanics and Found. Engineering Division, ASCE, 94, 353-369. Hardin, B.O. ve Drnevich, V.P., (1972). Shear modulus and damping in soils: design equations and curves, Journal of The Soil Mechanics and Foundation Engineering Division, ASCE, 98, 667-692. Head, K.H., (1997). Manual of soil laboratory testing, John Wiley & Sons, Chichester. Hvorslev, M.J., (1949). Subsurface exploration and sampling of soils for Civil Engineering purposes, Report for the Committee on Sampling and Testing, Soil Mechanics and Foundation Engineering Division, ASCE, New York. Kirkpatrick, W.M. ve Khan, A.J., (1984). The reaction of clays to sampling stress relief, Geotechnique, 34, 29-42. Koutsoftas, C.D. ve Fischer, J.A.,(1980). Dynamic Properties of two marine clays, Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE 106 645-657. Lacasse, S., (2001). Parameters for design in clays, International Jubilee Papers in Honour of Prof. Dr. Ergün TOĞROL, 54-75, İ.T.Ü. Press, İstanbul. Ladd, C.C. ve Foott, R., (1974). New design procedure for stability of soft clays, Journal of The Geotechnical Engineering Division, ASCE, 100, 763-786. Özüdoğru, K., (1981). Laboratory shear modulus and damping from torsional vibration soil tests, Norwegian Geotechnical Institute Internal Report, 51513-1, Oslo. Skempton, A.W. ve Sowa, V.A., (1963). The behaviour of saturated clays during sampling and testing, Geotechnique, 13, 269-290. TS-1901, (1987). İnşaat Mühendisliğinde sondaj yolları ile örselenmiş ve örselenmemiş numune alma yöntemleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. Van Impe, W.F. ve Van den Broeck, M., (1988). Free torsion pendulum testing, 2 nd Young Geotechnical Engineer s Conference, Oxford, England, 131-137. Zeevaert, L., (1967). Free vibration torsion tests to determine the shear modulus of elasticity of soils. Proceedings of The Third Panamerican Conference on Soil Mech. and Foun. Engineering, Caracas, Venezuela, 125-138.