Dolgu barajlar için dispersif killerin tanımlanmasında kullanılan iğne deliği deneyindeki gelişmeler ve karşılaştırmalı analiz
Development on pinhole test adopted to identify the dispersive clays used for earthfill dams and a comparative study
Yazar: HASAN SAVAŞ
Danışman: PROF. DR. HASAN TOSUN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Dolgu barajlar = Fill dams

Özet:
Saf su ile temas ettiğinde dağılma eğilimi gösteren bazı killer, erozyon ve borulanma açısından şüphe arz eder. Bu zeminler, yapısal olarak stabil değildir, kolayca dağılabilir ve yüksek oranda erozyona uğrar. Dispersif killerin toprak dolgu barajlarda kullanımı, eğer bu tip zeminler uygun tanımlanmamış ve önlemli olarak kullanılmamışsa, sonradan çözümü zor ciddi sorunların oluşmasına neden olur. Dispersif killerden kaynaklanan çoğu göçme, filtre ihtiva etmeyen homojen toprak dolgu barajlarda görülür. Kuruma, farklı oturma, konsolidasyon oturması veya hidrolik çatlak gibi nedenlerle oluşabilen veya gömülü yapılar etrafında yer alan yüksek geçirimli zemin içinde gelişebilen sızma yolu, borulanma göçmesine neden olabilir.Dispersif killerin tanımlanmasında fiziksel deneyler etkili olarak kullanılmaktadır. Bazı ülkelerde de boşluk suyunda yer alan çözünmüş tuzlar üzerinde yapılan kimyasal deneyler standart yöntemler olarak kabul edilmektedir. İğne deliği deneyi, kil zeminlerin dispersibilitesinin değerlendirilmesi için dikkate alınan nicel veri sağlayan direkt ve fiziksel bir deneydir. Bu deneyde, zemin örneği içinde açılan bir delik içinden, sabit bir zaman dilimi içinde oluşan akım oranı ölçülür. Standart kompaksiyon deney verisine bağlı olarak küçük boyutlu sıkıştırma ekipmanı ile hazırlanan örnekler üzerinde yapılan bu deneyle ilgili, uygulama esasları ve değerlendirme yöntemleriyle ilgili eleştiriler getirilmiştir. Deneyin dolgudan alınan büyük boyutlu örnekler üzerinde yapılmaması, deney esnasında değişkenlerin elle kontrol edilmesi ve şişen zeminlerde tanımlama eksikliğine sahip olması, temel eksiklikler olarak değerlendirilmektedir.Bu araştırmada, dispersif killerin tanımlanmasında etkili olarak kullanılan iğne deliği deneyinin yeniden tasarımı gerçekleştirilmiş ve deney esnasında tüm değişkenler elektronik olarak kontrol edilerek olası hatalar en düşük seviyeye indirilmiştir. Deney sistemi, standart zemin örneklerinin iki, üç ve beş katı büyüklükte örneklerin kullanılabileceği gibi geliştirilmiş ve her boyut için tasarım kartları oluşturulmuştur. Teorik ve deneysel çalışmalardan elde edilen veriler, boyut etkisi dikkate alınarak mukayeseli olarak değerlendirilmiş ve değerlendirmede bulanık mantık ve yapay sinir ağları yöntemleri kullanılmıştır. Tanımlanmış örnekler üzerinde farklı boyutta deneyler yapılarak, geliştirilen sistemin hassasiyeti ölçülmüştür. Çalışma sonucunda, dispersif killerin tanımlanmasında daha gerçekçi verileri tahmin etmek için büyük boyutlu örneklerin etkili olarak kullanılabileceği görülmüştür.

Abstract:
Some clays, which deflocculate in pure water, are highly susceptible to erosion and piping. These soils are structurally unstable, easily dispersed, and therefore highly erodible. Use of dispersive clays in earthfill dams causes serious problems that may be difficult to solve later unless this type of soil is adequately defined and properly used. Most failures attributed to dispersive clays have occurred in homogeneous earth embankments having no filters. It is known that an initial concentrated seepage path through an embankment causes piping failures. Seepage paths through an embankment can be caused by cracking due to desiccation, differential settlement, consolidation settlements or hydraulic fracture. Additionally, areas of high soil permeability around the embedded structures within the embankment cause piping failures.The physical tests are now effectively utilized to identifying dispersive clays. The chemical test of dissolved salts in pore water are also used and accepted as main tests to identifying dispersive soils in some countries. The pinhole test is a direct and physical test that introduces quantitative data for evaluating the dispersibility of clayey soils. For the test, a hole is punched through the specimen and water flowing from the small hole is measured at constant time intervals. It is performed on the compacted specimens prepared according to Standard Proctor test data by means of Harward miniature compaction test equipment. It was criticized that the pinhole test only uses the compacted specimen, has a manual control system during testing and introduces wrong dispersive class for swelling soil.In this research, the pinhole test, which is effectively used for identifying dispersive clays, was redesigned and donated with electronic devices to obtain reliable results. The test system was developed including large size specimens and an evaluation chart was developed for each size specimen. The theoretical and experimental data were comparatively analyzed by means of fuzzy logic and artificial neural network methods. Throughout the research, a detailed experimental study was performed to predict the sensitivity of new test system. The study indicates that the large specimens can effectively be used to obtain more realistic data for identification of dispersive soils.