Kum-çakıl karışımlarının monotonik yükleme koşulları altında gerilme-deformasyon davranışı
Stress-strain behavior of sand-gravel mixtures under monotonic loading conditions
Yazar: GÜL ECE HIZAL
Danışman: PROF. DR. ALPER SEZER
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Sıvılaşma olayı, geoteknik mühendisliğinde sıklıkla karşılaşılan bir problem olarak, kısaca zeminin tekrarlı ve/veya monotonik yükler altında katı halden sıvı hale geçmesi olarak tanımlanabilmektedir. Kohezyonsuz zeminlerde drenajsız koşullarda ani yüklemeler beklenebilir. Bu durum literatürde "sıvılaşma" olarak isimlendirilen, boşluk suyu basıncında önemli derecede bir artışa ve efektif gerilmenin azalmasına neden olmaktadır.   Literatürde, monotonik yükler altında, farklı gradasyonlarda ince çakıl ve kaba kumların sıvılaşma potansiyelini inceleyen çok fazla çalışma bulunmamaktadır.  Bu bakımdan, bu çalışma farklı gradasyonlara sahip temiz kum/çakıl karışımlarının monotonik yükleme altındaki sıvılaşma potansiyelinin araştırılmasına yönelik bir deneysel çalışmanın sonuçlarını içermektedir. Bu amaçla kabadan inceye doğru derecelendirilen kum örneklerine ağırlıkça %25, %50 ve %75 oranlarında çakıl ilave edilmiştir. Bu zemin örnekleri %50 rölatif sıkılıkta hazırlanmış ve her biri 50 kPa, 100 kPa ve 200 kPa çevre basıncı altında statik üç eksenli basınç deneylerine tabi tutulmuştur. Deneysel sonuçlar; çevre basıncının ve gradasyonun sıvılaşma potansiyeli üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Çevre basıncı arttıkça zemin örneklerinin dayanımı artmaktadır, bununla beraber iri daneli zeminlerde artan çevre basınçlarında sıvılaşma gözlemlenmiş, kum çakıl karışımlarında ise genellikle %25 ince çakıl içeriğinde sıvılaşma gözlemlenmiştir. Son olarak, kırılma anındaki deviatör gerilme ve deformasyon seviyelerinin tahmini için bir model önerilmiştir.

Abstract:
Liquefaction phenomenon, which can be briefly defined as the transition of the soil state from solid to liquid under cyclic and/or monotonic loading, is a frequently encountered problem in geotechnical engineering. In a cohesionless soil, a considerably high rate of loading can be expected under undrained conditions. This may cause a significant increase in the pore water pressure, and a decrease in effective stress, which is simply identified as "liquefaction" in the literature.
A comprehensive study that investigates the liquefaction potential of clean sand/gravel mixtures with different grain size distributions under monotonic loading is not encountered in the literature. In this context, this study aims to analyze liquefaction behavior of clean sand/gravel mixtures of varying grain size distributions under monotonic loading. For this purpose, fine gravel was mixed with sand, graded from coarse to fine, and the final gravel content of mixtures were of 25, 50 and 75%. The resulting samples were prepared at 50% relative density and static triaxial compression tests were performed at 50, 100, 200 kPa confining pressures. Experimental results show that confining stress and grain size distribution have a remarkable effect on the liquefaction potential. As the cell pressure increases, the strength of the soil samples increases as well. However, liquefaction is observed in coarse grained soils at increasing confining pressures. Besides, in sand-gravel mixtures, liquefaction is even experienced at 25% fine gravel content, due to experimental conditions. Lastly, a model was proposed for estimation of deviatoric stress and deformation levels at failure.