Bazı deney parametrelerinin yapay örneklerin üç eksenli şişme davranışına etkilerinin araştırılması
An investigation on the effect of some experimental parameters on the triaxial swelling behaviour of the artificial samples
Yazar: MEHMET ERDİNÇ BİLİR
Danışman: PROF. DR. YADİGAR VASFİ MÜFTÜOĞLU
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2001
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Deneyler = Experiments ; Kil = Clay ; Üç eksenli deneyler = Triaxial test system ; Şişme = Swelling ; Şişme davranışı = Swelling behavior

Özet:
ÖZET Doktora Tezi BAZI DENEY PARAMETRELERİNİN YAPAY ÖRNEKLERİN ÜÇ EKSENLİ ŞİŞME DAVRANIŞINA ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI Mehmet Erdinç BİLİR Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Maden Mühendisliği Anabilim Dalı Tez Danışmanı: Prof. Dr. Yadigar V. MÜFTÜOĞLU Eylül 2001, 135 sayfa Bu çalışmada, yeniden tasarımlanmış üç eksenli şişme deney aletinin bilgisayar kontrollü hale getirilmesi ve örnek boyutunun üç eksenli şişme davranışına etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. Bunun için öncelikle, şişme davranışı hakkında literatür araştırması yapılmış ve ikinci bölümde sonuçlan verilmiştir. Bu çerçevede zemin ve kayaçlarda şişme, mühendislik yapılarında şişme problemleri, şişmeye neden olan faktörler, şişen ortamlarda alınabilecek önlemler ve şişme deneyleri ele alınmıştır. ıııÖZET (devam ediyor) Üçüncü bölümde ana gövde, yanal basınç ünitesi, bilgisayar ünitesi, veri toplama ve kontrol yazılımından oluşan bilgisayar kontrollü üç eksenli şişme deney aleti tanıtılmıştır. Dördüncü bölümde, iki farklı şişme deney yöntemi ile örnek boyutunun şişme davranışına etkisinin incelendiği bilgisayar kontrollü üç eksenli şişme deneyleri anlatılmaktadır. Örnekler bentonit ve kum karışımından yapay olarak hazırlanmıştır. Örnekler aynı yoğunluk ve çap/yükseklik oranına sahip olacak şekilde sıkıştırılmıştır. İlk yöntemde, 0.25 MPa yanal basınçta eksenel şişme gerilmelerine karşılık eksenel birim deformasyonlan ölçülmüştür. Kullanılan örnek çaplan 54, 76 ve 100 mm olup, ağırlıkça % 25 bentonit içeriğine sahiptir. 23 adet deneyin yapıldığı ikinci yöntemde 0, 1 ve 2 MPa yanal basınçlarda maksimum eksenel şişme gerilmeleri belirlenmiştir. 54, 76 ve 100 mm çapındaki örnekler % 30, % 40 ve % 50 bentonit içeriğine sahiptir. Deney sonuçlarına göre; yoğunluğu, çap/yükseklik oranı, bentonit içeriği ve yanal basıncı aynı olan örneklerde şişme parametreleri birbirine çok yakındır. Şişme gerilmelerinin bentonit (simektit) içeriğine bağlı olarak ifade edildiği bir bağıntı türetilmiştir. Ayrıca tasarımda şişme parametrelerinin hesaba katılmasının ne kadar önemli olduğunu gösteren çarpıcı bir uygulama sunulmuştur. Sonuç olarak, örnek boyutundan üç eksenli şişme davranışının etkilenmediği, şişen malzeme oranı ve yanal basınç arttıkça şişme gerilmelerinin arttığı, şişen ortamlardaki yapıların tasarlanmasında şişme olayının küçümsenmesinin büyük zararlara yol açacağı görüşlerine varılmıştır. Ayrıca, üç eksenli şişme deney aletinin yeniden tasarımlanmasıyla daha büyük çaplı örneklerle çalışılabilmesi ivÖZET (devam ediyor) olanaklı hale gelmiş, bilgisayar kontrollü hale getirilmesiyle de şişme deneylerinin kontrolü ve yürütülmesi kolaylaştırılmış, güvenilirliği arttırılmış, verilerin daha hassas, otomatik ve sık aralıklarla kaydedilmesi sağlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Şişme, şişme gerilmesi, şişme birim deformasyonu, üç eksenli şişme deneyi, kil. Bilim Kodu: 607.01.02

Abstract:
ABSTRACT Ph. D. Thesis AN INVESTIGATION ON THE EFFECT OF SOME EXPERIMENTAL PARAMETERS ON THE TRIAXIAL SWELLING BEHAVIOUR OF THE ARTIFICIAL SAMPLES Mehmet Erdinç BİLİR Zonguldak Karaelmas University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mining Engineering Thesis Advisor: Prof. Dr. Yadigar V. MÜFTÜO?LU September 2001, 135 pages The aim of this study has been to investigate the effect of sample size on tiraxial swelling behaviour and to convert a redesigned triaxial swelling test device into a computer controlled equipment. For this purpose, at first, a literature survey has been carried out and its results are given in the second chapter. In this context, swelling of rocks and soils, swelling problems of engineering structures, factors effecting swelling, the measures can be taken within the swelling environment and swelling tests have been dealt with. VIABSTRACT (continued) In the third chapter, the computer controlled triaxial swelling test device which consists of a main body, a confining pressure unit, a computing unit, a data logger, and a control software has been introduced. In the fourth chapter, the computer controlled triaxial swelling tests and the effect of sample size on the swelling behaviour by two different swelling test methods are described. The artificially prepared samples have been consisted of bentonite and sand mixture. The samples were prepared by compaction in order to have the same density and diameter / height ratio. In the first method, axial strain resulting from axial swelling stress has been measured while applying 0.25 MPa confining pressure. The diameter of samples have been 54, 76 and 100 mm and they all contained 25 % bentonite. In the second method, a total of 23 tests have been carried out and maksimum axial swelling stresses have been measured for 0, 1 and 2 MPa confining pressures. Similarly the sample diameters, have been 54, 76 and 100 mm, and they contained 30, 40 and 50 % bentonite. According to the test results, the measured swelling parameters have been very close for the samples having the same density, diameter / height ratio, bentonite content, and confining pressure. An equation for the definition of swelling stress depending on the bentonite (smectite) content has been derived. Furthermore, the significance of swelling parameters for design purposes has been shown by a particular application example. VllABSTRACT (continued) For the conclusion, the triaxial swelling behaviour is not affected from the sample size, the swelling stresses tend to increase as the percentage of the swelling material and confining pressure increase; thus underestimation of the swelling phenomenon for the design of the stuructures in swelling environment may lead considerable losses. Furthermore, it has been possible to experiment with larger samples after redesigning of the triaxial swelling test device; since the test device has been converted to be computer controlled, the control and execution of the tests have been simplified, their reliability and sensivity have been increased and data recording has become automatic with much shorter intervals. Key Words: Swelling, swelling stress, swelling strain, triaxial swelling test, clay. Science Code: 607.01.02 via