Standart penetrasyon ve konik penetrasyon deney verilerinden killerin makaslama dayanımının kestirimi
The estimation of shear strength of clays from the data of standard and cone penetration tests
Yazar: KIVANÇ YÜKSEL
Danışman: PROF. DR. ERGÜN TUNCAY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Kohezyonlu zeminlerin drenajsız makaslama dayanımı (su); temellerin taşıma gücü ve kısa süreli şev duraylılığı analizlerinde yaygın şekilde kullanılmakta olup, ekonomik ve güvenilir bir yapı tasarımının yapılabilmesi açısından bilinmesi gereken zemin parametrelerinden biridir. Bu parametre, örselenmemiş örnekler üzerinde laboratuvarda deney yapılarak veya arazi deneyleriyle tayin edilebilmektedir. Ancak, örselenmemiş örneklerin alınması sırasında yaşanılan olası güçlükler, örneklerin nem içeriğinin korunması için uygun şartlarda muhafaza edilmesi, laboratuvar deneylerinin nispeten yüksek maliyetleri vb. nedenlerle günümüzde, kohezyonlu zeminlerin drenajsız makaslama dayanımının belirlenmesinde pratik ve kolay arazi deney yöntemlerinin kullanımı tercih sebebi olmaktadır. Bu nedenlerle tez çalışması kapsamında, zemin etütlerinde yaygın olarak kullanılan Standart Penetrasyon Deneyi (SPT) ve Konik Penetrasyon Deneyi (CPT) verileri kullanılarak killi zeminlerin drenajsız makaslama dayanımlarının tahmin edilebilmesi için literatürde önerilen görgül ilişkilerin performanslarının değerlendirilmesi amaçlanmıştır.    
Bu amaçla, Türkiye'nin farklı yerlerinde özel bir firma tarafından yapılmış 36 adet SPT ve 17 adet CPT kuyusu verilerinden su değerleri belirlenmiş olan kil seviyelerindekiler ayırtlanmış olup, söz konusu seviyelerdeki diğer bazı zemin özellikleri de derlenerek bir veri tabanı oluşturulmuştur. İlk aşamada; veri tabanındaki SPT ve CPT verisinden yararlanılarak, literatürde önerilen görgül ilişkiler aracılığıyla su'lar hesaplanmış ve bunlar deneylerle belirlenmiş olanlarla karşılaştırılmıştır. Elde edilen bulgular doğrultusunda su'yu en iyi tahmin eden literatürdeki ilişkiler ayırtlanmıştır.  İzleyen aşamada ise, derlenen verileri en iyi temsil eden ilişkilerin belirlenmesi için basit ve çoklu regresyon analizleri gerçekleştirilmiş ve elde edilen ilişkilerin anlamlılıkları test edilmiştir. Sonuç olarak, SPT-N, N60 sayıları ile su arasında basit regresyon analizleri ve bunlarla birlikte diğer zemin parametrelerinin kullanılmasıyla yapılan çoklu regresyon analizlerinden belirlenen ilişkilerin belirleme katsayılarının 0.70 ile 0.81 arasında olduğu görülmüştür. CPT verilerinden su'nun tahmininde ise, konik uç dirençleri (qc ve qt)'nin girdi parametresi olduğu ilişkilerin, koni faktörlerinin belirlenmesi amacıyla elde edilenlere nazaran 0.80 civarında daha yüksek belirleme katsayılarına sahip olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, basit regresyon analizleriyle elde edilen bu eşitliklerin performanslarının, diğer zemin özelliklerinin de dikkate alındığı çoklu regresyon analizlerinden belirlenenlerden bir miktar daha iyi olduğu görülmüştür. Bu değerlendirmelerden; tez kapsamında incelenen killerin su'larının tahmini için, gerek SPT gerekse CPT verisi doğrudan kullanılarak oluşturulan eşitliklerin yeterli olacağı anlaşılmaktadır.  Özellikle, CPT verisinden su'nun belirlenmesi için literatürdeki bazı ilişkilerde girdi parametresi olan ve ek deney gerektiren bazı zemin özelliklerinin kullanılmasına gerek olmadığı sonucuna ulaşılmıştır. 

Anahtar kelimeler: Drenajsız makaslama dayanımı, Standart ve Konik Penetrasyon Deneyleri, laboratuvar ve arazi deneyleri, görgül ilişki, basit ve çoklu regresyon analizleri.

Abstract:
The undrained shear strength of cohesive soils (su), which is an important soil parameter to be known in order to design economic and reliable structures, is widely used in the foundation bearing capacity and short-term slope stability analyses. This parameter can be determined by laboratory tests conducted on the undisturbed soil specimen or by in-situ tests. However, nowadays, practical and relatively easy in-situ test methods are commonly preferred to estimate the undrained shear strength of cohesive soils due to the difficulties and inconveniences while taking the undisturbed specimens, conservating the specimens in suitable conditions to preserve the in-situ moisture content, and relatively high costs of laboratory tests etc. For above mentioned reasons, it was aimed in this thesis study to evaluate the performances of the empirical relations proposed in the literature to determine the undrained shear strength of clayey soils by using the Standard Penetration Test (SPT) and Cone Penetration Test (CPT) data. For this purpose, a database was generated by compiling the results of 36 SPT and 17 CPT boreholes in clay levels conducted across Turkey by a private company, as well as the corresponding undrained shear strength and other relevant soil properties. 
In the first step, undrained shear strength values were calculated by using CPT and SPT data according to the empirical equations proposed in the literature. These values were then compared with the su values determined by laboratory tests, and the obtained results are discussed. By considering the findings, the best predictive relationships in literature for estimation of su were reserved. In the next step, simple and multiple regression analyses were performed to establish the relationships the best representing the compiled data, and significance tests were employed for the these relationships. It was seen that coefficient of determinations of the relationships determined by performing simple and multiple regression analyses between su and SPT-N, N60 counts and some other soil properties were between 0.70 and 0.81. In the estimation of su values from CPT data, it was found that the relationships in which cone tip resistances (qc and qt) were used as input parameters, had higher coefficient of determinations about of 0.80 than those of relationships obtained for determination of cone factors. Besides, it was seen that the performances of these relationships were slightly better than those derived from multiple regression analyses. From these evaluations, it was understood that the equations formed by using SPT and CPT data directly will be sufficient for the estimation of su of clays examined in this thesis. Particularly, it is concluded that there is no need to use some soil properties which are used as input parameter in relationships to estimate su from CPT data in literature and additional tests are needed to determine. 

Keywords: Undrained shear strength, Standard and Cone Penetration Tests, laboratory and in-situ tests, emprical relationship, simple and multiple regression analyses.