Düşük sıcaklıklarda toprak zeminlerin dayanım ve deformasyon karakteristiklerinin incelenmesi
The investigation of strength and deformability of soil at low temperatures
Yazar: RÜŞTÜ ORKUN KARAMUT
Danışman: DOÇ. DR. ADİL BİNAL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Türkiye' de bulunan doğu illeri değişen zamanda iklim değişikliklerine bağlı olarak daha çok kar yağışı almakta ve buna bağlı olarak düşük sıcaklıkların gözlendiği gün sayıları artmıştır. Toprakta gözlenen donma süreçleri zeminin daha derinlerine ulaşmakta ve bu da gerçekleştirilecek mühendislik yapılarının sağlıklı kullanılması ve inşası için zorluklar yaratmaktadır. Özellikle sığ temellerin kullanıldığı üst yapılarda (Karayolları,demiryolları, havaalanları vb.) ve alt yapılarda (kanalizasyon, şebeke hatları vb.) önemli hasarlar meydana getirmektedir. Bu gibi durumların önüne geçebilmek için inşası gerçekleştirilecek olan yapıların stabilizasyonu açısından donmuş zeminin dayanım ve deformasyon parametrelerinin bilinmesi, yapılacak çalışmaların devamlılığı ve süreci açısından önem arz etmektedir.Daha önceki çalışmalar incelendiğinde donmaya bağlı olarak zeminin gerilim oranları ve tek eksenli sıkışma dayanımı değerlerinin ciddi değişkenlik gösterdiği saptanmıştır.
Yapılan bu tez çalışması kapsamında yüksek rakımlardan (Kaçkar Dağları, Ilgaz Dağı, Palandöken Dağı, Erciyes Dağı) toprak örnekleri alınmıştır. Laboratuvar ortamında araziden getirilen toprak örneklerinin tane boyu, gözenekliliği, yoğunluğu, özgül ağırlığı, doğal nem içeriği, kil içeriği ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. 00C ve altındaki farklı sıcaklık değerlerinde toprak örneklerinin mekanik davranışını modellemek için yeni bir cihaz tasarlanmış ve araziden alınan toprak örnekleri üzerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçlarına göre dayanım, don basıncı, elastisite modülü tahmin amaçlı ve farklı düşük sıcaklık değerleri için, tane boyu, nem içeriği, kil aktivite, plastisite indeksi ve özgül ağırlıkgibi değişkenlere bağlı üçgen tasarım abakları hazırlanmıştır.


Anahtar Kelimeler: Donma-Çözülme, Deformasyon, İnce Taneli toprak, İri taneli toprak, Düşük sıcaklık, Dayanım, Üçgen tasarım abakları, Deformasyon

Abstract:
Eastern regions of Turkey have cold climate and abundant snowfall that caused
increases in the number of cold days which have low temperature over the years.
According to the low temperature ground freezing process observed in the soil and
it can reached to deeper leyer of soil during the cold seasons. The process of
freezing caused problems in construction, stability and security of civil structures
especially in the surface structures with shallow foundation (Roads, railways,
airports, etc.) and substructures (Sewage, water supply network, etc.) constitute
considerable damages. For avoid this situation and the stability of structures under
construction it was important to knowing the strength and deformation parameters
of frozen ground, which have considerable impact on the construction process.
Acording to previous studies it was founded that depending on freezing level, ground
stress ratio and uniaxial compressive strength values showed significant variability.
For the content of this research thesis soil samples were collected from high
altitudes (Kaçkar Mountains, Ilgaz Mountain, Palandöken Mountain, Erciyes
Mountain). Some mechanical properties of collected samples such as grain size,
porosity, density, specific gravity, the natural moisture content and clay content were
determined under laboratory conditions. A new device was designed for modeling
iv
mechanical behavior of soil samples which taken from the field, at different
temperature ( 0°C and under values ). According to the test results triangular abaca
were designed and prepared that used for prediction purpos of strength, different
modulus of elasticity and frost pressure under different low temperatures which
depending on variable parameters such as particle size, moisture content, clay
activity, plasticity index and specific gravity.
Keywords: Freeze-Thaw, Deformation, Sand, Clay, Silt, Low Temperature,
Stability, Mechanical Properties, Triangle Abaca.