İstanbul Gürpınar kilinin tekrarlı şişme-büzülme davranışı
Cyclic swell?shrink behaviour of Istanbul Gurpinar clay
Yazar: MERT ÖZKAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SADIK ÖZTOPRAK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Şişen zeminler = Swelling soils ; Şişme = Swelling ; Şişme basıncı = Swell pressure ; Şişme davranışı = Swelling behavior ; Şişme potansiyeli = Swell potential ; Şişme özellikleri = Swelling properties

Özet:
İstanbul'un önemli yerleşim bölgelerinden biri olan Avrupa yakasında Küçükçekmece ve Büyükçekmece gölleri çevresinde yer alan Gürpınar formasyonunun killi seviyeleri Gürpınar kili olarak adlandırılır. Şişme ve heyelan problemleri ile tanınan bu kilin gerek şişme, gerekse de şişme-büzülme davranışı pek araştırılmamıştır. Bu özelliklerini ortaya koymak ve tanımlamak için Gürpınar kilinin yüzeylendiği 4 değişik bölgeden 5 değişik kil alınmış ve toplam 14 adet örselenmemiş ve kompaksiyon ile yeniden yapılandırılmış numune üzerinde tam kuruma-tam ıslanma olacak şekilde tekrarlı şişme-büzülme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Buna ilaveten, şişme-büzülme potansiyelini belirlemede kullanılan diğer deneyler de yapılmıştır. Tekrarlı şişme-büzülmenin kilin yapısı üzerindeki etkisini anlamak için numuneler şişme-büzülmeye uğramadan önce ve sonra elektron mikroskop ile görüntü analizleri, XRD analizleri, tanımlama deneyleri ve konsolidasyon deneyleri yapılmıştır. Tekrarlı şişme-büzülmeye uğrayan Gürpınar killeri için elde edilen şişme potansiyeli (yüzdesi) ve şişme basınçlarının değişimi (yönü ve miktarı) literatürdeki diğer killere benzemekte; hem azalan hem de artan sonuçlar göstermektedir. Bu araştırmada, farklı sonuçlar bulunmasının nedeni olarak kil mineralojisi, yapısı ve orijini (killerin doğrultusu ve bağların stabilitesi) olduğu belirlenmiştir. Bununla birlikte, tekrarlı şişme indeksi (CSI) ve tekrarlı şişme basıncı indeksi (CSPI) yaklaşımı tanımlanmıştır. Bu iki kavram ile çok kolay ve kısa süreli bir deneyle elde edilen maksimum doygun su muhtevasının (ws) doğal su muhtevasına (wo) oranı arasında çok kuvvetli bir ilişki bulunmuştur. Geliştirilen denklemlerle, tekrarlı ıslanma ve kurumalara maruz kalacak bir Gürpınar kilinin sonuçta ulaşacağı şişme potansiyeli ve şişme basıncı değerlerini elde etmek mümkün olmaktadır.

Abstract:
Clayey levels of Gurpinar formation which exists under one of the major residential areas of İstanbul around the Küçükçekmece and Büyükçekmece Lakes, is named as Gurpinar clay. Despite of its swelling and landslide problems, there is not a comprehensive research on the swelling potential and cyclic swell-shrink behaviour. To reveal these properties and behaviour, 5 different samples of Gürpınar clay were taken from 4 different regions. The cyclic swell ?shrink experiments with full drying - full wetting were carried out for totally 14 undisturbed and reconstituted specimens. Additionally, in order to define the swell-shrink potential, some other tests were done. To recognize the effect of cyclic swell-shrink on the structure of clay, the electron microscope analysis, XRD analysis, index tests and consolidation tests are carried out on the natural and cyclic swelled-shrinked samples. The swelling potential and the swelling pressure changes of Gurpinar clays exposed to cyclic swell ? shrink, show similarities with other clays in the literature. In this research, the reasons of different results for the cyclic swelling-shrinkage behaviour are explained by mineralogy, structure and origin (orientation and bond stability) of the clay. Additionally, cyclic swelling index (CSI) and cyclic swelling pressure index (CSPI) parameters are defined. Very high correlation is found for these two parameters with the ratio of maximum saturated water content (ws) to natural water content (wo) which can be readily found. With these developed relations, it is possible to obtain the final swelling potential and swelling pressure of Gurpinar clay when expose to cyclic swell-shrink.