Siltli zeminlerin sıvılaşma davranışının enerji temelli yöntemle incelenmesi
Investigation of liquefaction behavior of silty soils using energy based methods
Yazar: FURKAN KUNDUZCU
Danışman: PROF. DR. SELİM ALTUN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Zemin sıvılaşması = Soil liquefaction

Özet:
Bu çalışmada, düşük plastisiteli siltlerin değişen plastisite indisiyle sıvılaşmaya karşı direncinin nasıl değiştiği ve enerji temelli yöntemin düşük plastisiteli siltlerde ne kadar tutarlı sonuçlar verdiği, zeminin değişen parametrelerinden ne yönde etkilendiği ve uygulanan çevrimsel gerilme oranından etkilenip etkilenmediği incelenmiştir. Bu kapsamda, Ege Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü tarafından desteklenen FGA-2021-22457 kodlu bilimsel araştırma projesinden alınan deneysel verileriler kullanılmıştır. Kullanılan deneysel veriler, 200 numaralı elek yardımıyla elde edilmiş üç farklı plastisite indisine (PI=6,9,17) sahip düşük plastisiteli silt zeminler ile 50 mm çapında 100 mm yüksekliğe sahip numuneler, ıslak tokmaklama tekniği kullanılarak iki farklı rölatif sıkılıkta (Dr=%40 ve %80) hazırlanmış ve dinamik üç eksenli deneyleri yapılarak elde edilmiştir. Enerji temelli sıvılaşma yönteminin benimsendiği çalışmada sıvılaşma enerjisinin uygulanan çevrimsel gerilme oranından (CSR) ne yönde etkileneceğini gözlemleyebilmek için yukarıda tarif edilmiş altı farklı kombinasyonda hazırlanmış zemin numunelerine, sabit çevresel basıç altında  (σc=100 kPa) dört farklı CSR oranında izotropik yükleme uygulanmış olan deneylerin kullanılmasına dikkat edilerek, bu doğrultuda toplamda 24 adet dinamik üç eksenli deney sonucu değerlendirilmiştir. Yapılmış deney sonuçlarından elde edilen verilere göre düşük plastisiteli siltlerde sıvılaşma direncinin değişen rölatif sıkılık ve plastisite indisinden nasıl etkilendiği incelenmiştir. Enerji temelli sıvılaşma yöntemin özelinde ise birim hacimde biriken enerjinin (ΔW), çevrim sayısı ile ilişkisi; çift genlikli eksenel deformasyon ile ilişkisi; gelişen residüel boşluk suyu basıncı ile ilişkisi ve numuneye uygulanan çevrimsel gerilme oranın değişmesinden nasıl etkilendiği incelenmiştir. Ayrıca sıvılaşma kriteri olarak kabul edilen %5 çift genlikli eksenel deformasyona kadar elde edilen birim hacimde biriken enerji değerleri ile çoklu regresyon analizi yapılarak düşük plastisiteli siltler için model oluşturulmaya çalışılmıştır. Çoklu regresyon analizi yapılırken çevrimsel gerilme oranı dahil edilerek ve edilmeyerek olmak üzere iki farklı yaklaşım benimsenmiştir. Böylelikle çevrimsel gerilme oranının, birim hacimde biriken enerji değerine ne kadar etkisi olduğu incelenmiştir. Oluşturulan  modellere ek olarak, %10 çift genlikli eksenel deformasyona kadar elde edilen birim hacimde biriken enerji değerleri için aynı işlemler tekrarlanmıştır.

Abstract:
In this study, the tendency of resistance to liquefaction of low plasticity silts with varying plasticity index, consistency of results from the application of energy-based method and effect of different soil parameters, in particular, the effect of CSR (cyclic stress ratio) on this consistency is investigated. In this context, experimental data obtained from scientific research project FGA-2021-22457, supported by Ege University Scientific Research Funds were used. The experimental data consists of cyclic triaxial tests on samples with dimensions of 50 mm diameter and 100 mm height. Three different types of silt samples of low plasticity (PI=6,9,17) were obtained by using wet tamping method prepared at two different relative densities (40 and 80%). In implementation of energy-based liquefaction method, in order to observe how the liquefaction energy is affected by the cyclic stress ratio (CSR), isotropic loading is applied to samples of four different CSR levels consolidated under constant cell pressures of 100 kPa, and finally, results of a total of 24 cyclic triaxial tests were evaluated. Using previously obtained test results, the effects of varying relative density and plasticity index on liquefaction resistance of silts of low plasticity was investigated. In the energy-based liquefaction method, the change of accumulated energy per unit volume (ΔW) by the number of cycles, double amplitude axial strain, developed residual pore water pressure and change in the cyclic stress ratio applied was investigated. In addition, determining the energy accumulated per unit volume (ΔW) up to 5% double amplitude axial strain as a liquefaction criterion, a multiple regression model for silts of low plasticity was proposed. In this regard, models of two different approached were proposed: one using plasticity index (PI), CSR and relative density (Dr) as independents, and the other is established based on PI and Dr.  Thus, the effect of the cyclic stress ratio on the energy value accumulated per unit volume is investigated. In addition to the models created, same processes are repeated for energy values accumulated per unit volume up to 10% of double amplitude axial strain.