Yoğrulmuş zeminlerin drenajlı kesme dayanımlarının kanatlı kesme deneyi ile belirlenmesi
Determination of drained shear strength of remolded soils using vane shear test
Yazar: NİHAN PINAR YILMAZ
Danışman: PROF. DR. KAMİL KAYABALI
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Zeminlerin drenajlı koşullardaki dayanım parametreleri, yerbilimleri ile ilgili mühendislik yapılarında kullanım açısından büyük önem taşımaktadır. Drenajlı şartlardaki dayanım parametreleri laboratuvarda kesme kutusu deneyi ve üç eksenli basınç dayanımı deneyleri ile belirlenebilmektedir. Bu kapsamda yaygın olarak kullanılan üç eksenli sıkışma dayanımı deneyleri ile sadece bir çeşit zeminin yenilme zarfının elde edilmesi aylar sürebilmektedir. Bu çalışmanın amacı, yoğrulmuş zeminlerin etkin içsel sürtünme açısının kanatlı kesme deneyi (VST) gibi kullanımı kolay ve kısa süreli bir deney tekniği ile belirlenebilirliğini araştırmaktır.
Bu çalışmada, yoğrulmuş numunelerin drenajlı kesme dayanımlarını değerlendirmek amacıyla hızı 0,001 0/dk gibi düşük hızlara kadar inebilen minyatür kanatlı kesme test (VST) düzeneğine ek olarak drenajlı kesme kutusu (DST) ve konsolidasyonlu-drenajlı üç eksenli basınç (3XT) deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmada laboratuvarda hazırlanmış plastikliği geniş bir aralıkta değişen 18 adet yoğrulmuş zemin numunesi kullanılmıştır. Plastik limitte statik olarak 1,85 g/cm3 ıslak yoğunluğa sahip olacak şekilde sıkıştırılmış her bir zemin numunesi bir dizi VST ile kesme dayanımı, DST ve 3XT deneylerine tabi tutulmuş ve etkin içsel sürtünme açıları () belirlenmiştir. Kanatlı kesme deneyleri (VST) sırasında her bir yoğrulmuş zemin üzerinde 90/dk, 9/dk, 0,9/dk, 0,09/dk, 0,009/dk ve 0,001/dk kesme hızı uygulanmıştır. Kanatlı kesme deneylerinden elde edilen kesme dayanımı, DST ve 3XT deneylerinden elde edilen etkin sürtünme açısı değerleri ile zeminin plastikliği (LL) arasındaki ilişki araştırılmıştır ve her iki yöntemde de plastikliği en iyi yansıtan likit limit arttıkça etkin içsel sürtünme açısının ve kesme dayanımının azaldığı görülmüştür. VST ve DST deney sonuçları, etkin içsel sürtünme açısının bağımlı değişken, kesme dayanımının ile likit limitin bağımsız değişken olduğu regresyon analizlerine tabi tutulmuştur. Analizler sonucunda etkin içsel sürtünme açısı ile zemin plastikliği arasında iyi bir ilişki elde edilmiş olup, etkin içsel sürtünme açısının herhangi bir hızdaki kanatlı kesme deneyinden başarılı bir şekilde kestirilebileceği görülmüştür.

Abstract:
Strength parameters of soils for drained conditions are very important in usage for engineering design in geological engineering.  Drained direct shear test and consolidated drained triaxial tests are the well-known methods which are used to determine the drained shear strength parameters in the laboratory. Triaxial shear tests, for instance, may take months to set a failure envelope for a single soil. The goal of the study is to seek the possibility of predicting the effective friction angle of remolded soils using a rather simpler test device like the Vane shear test (VST).
In this study, in order to evaluate the drained shear strength of the remolded samples, in addition to the miniature vane shear test (VST) device, the rotation speed of which can be reduced to as low as 0,001 per minute, and the drained direct shear (DST)  and consolilated-drained triaxial pressure (3XT) tests. 18 remolded soil samples with a wide range of plasticity prepared in the laboratory were subjected to this investigation. Each soil sample statically compacted to a plastic limit of 1,85 g/cm3 of wet density was subjected to shear strength, DST and 3XT tests with a series of VST tests and effective internal friction angles () were determined. Vane shear tests (VST) were conducted on each remolded soil samples with a rotation speeds of 90/min, 9/min, 0,9/min, 0,09/min, 0,009/min ve 0,001/min. The relationship between shear strength obtained from vane shear tests, effective friction angle values obtained from DST and 3XT tests, and it has been observed that the effective internal friction angle and shear strength decrease as the liquid limit, which reflects the plasticity best, increases. The results of VST and DST tests were subjected to regression analyzes where effective internal friction angle was the dependent variable, shear strength and liquid limit were independent variables. As a result of the analysis, a good relationship was obtained between and soil plasticity (LL), and it was seen that  could be predicted successfully from the vane shear test at any rotation speeds.