Konsolidasyonlu-drenajlı üç eksenli basınç deney yöntemi ile kalıcı kayma direncinin belirlenmesi
Determination of residual shear strength by consolidated-drained triaxial test
Yazar: AYŞEGÜL BAYIN
Danışman: DOÇ. DR. RECEP İYİSAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Zeminlerde göçme meydana gelmeden karşı koyabileceği en büyük kayma gerilmesi değerine zeminin kayma direnci denilmektedir. Kayma gerilmesi, enbüyük değere ulaştıktan sonra belirli bir seviyede artan deformasyonla değişmeyen sabit bir değer alır, bu sabit değere kalıcı kayma direnci denilir. Kalıcı kayma direnci, aşırı konsolide-fisürlü kil zeminlerde kayma gerilmesiyle kayma deformasyonu arasındaki ilişki incelendiğinde görülmektedir. Fisürlü killerin oluşturduğu şevlerde yapılacak mühendislik yapıların tasarımında ve şevlerin stabilitesinde kalıcı kayma direnci büyük önem taşımaktadır. Zeminlerin kalıcı kayma direncini etkileyen başlıca faktörler; mineralojik yapı, efektif normal gerilme seviyesi olarak sıralanabilir. Kalıcı kayma direnci laboratuvarda başlıca tekrarlı kesme kutusu, konsolidasyonlu-drenajlı üç eksenli basınç ve halka kesme deney yöntemleri ile belirlenmektedir. Bu yöntemlerin birbirlerine göre hem üstünlükleri hem de sınırlayıcı yanları bulunmaktadır. Kalıcı kayma direncini belirlemek için kullanılan tekrarlı kesme kutusu deneyinde, numune kalıcı kayma direncine ulaşıncaya kadar ileri geri kesildiği için numunede tek bir yönde kayma oluşmamaktadır. Konsolidasyonlu-drenajlı üç eksenli basınç deneyinde arazi koşullarının iyi modellenebilmesine karşılık numuneye uygulanabilir şekil değiştirmenin bir sınırı bulunmaktadır. Numune üzerinde sınırsız deformasyona izin verecek şekilde geliştirilen halka kesme aleti ile kalıcı kayma direncinin belirlenmesi özellikle rotasyonel kaymayı modellediği için daha güvenli sonuçlar vermektedir. Ülkemizde kalıcı kayma direnci parametrelerini belirlemek için genelde tekrarlı kesme kutusu deneyi tercih edilmektedir.Bu çalışmada kalıcı kayma direncini belirlemek için farklı geoteknik özelliklere sahip numuneler üzerinde, farklı konsolidasyon basınçları altında aşırı konsolidasyon oranı sabit tutularak konsolidasyonlu-drenajlı üç eksenli basınç deneyi yapılmıştır. Deney yöntemlerinin kalıcı kayma direnci parametrelerine etkisini araştırmak için seçilen numuneler üzerinde tekrarlı kesme kutusu deneyi de yapılmıştır. Deneyler sonucu elde edilen kalıcı kayma direnci parametrelerinin zeminin endeks özellikleri ile ilişkileri incelenmiş, elde edilen sonuçlar geçmişte yapılmış çalışmalar ile karşılaştırılmıştır. Kalıcı kayma direnci açısını; likit limit, plastik limit, plastisite indisi, kil yüzdesi ve ince dane oranına bağlı olarak tahmin edebilmek ve pratik amaçlar doğrultusunda kullanabilmek için korelasyonlar geliştirilmiştir. Farklı numuneler üzerinde farklı deney yöntemler sonucunda belirlenen kalıcı kayma direncinin artan likit limit, plastik limit ve plastisite indisi ile birlikte azaldığı belirlenmiştir. Konsolidasyonlu-drenajlı üç eksenli basınç deney sonuçlarına göre elde edilen kalıcı kayma direncinin tekrarlı kesme kutusu sonucu elde edilen kalıcı kayma direncinden daha büyük olduğu, bulunmuştur.

Abstract:
The greatest shear strain value that soil can resist before failure is named as soils shear strength. Shear strain obtains a constant value after failure with a precisely increasing deformation this constant value is konwn as residual shear strength. Residual shear strength is observed when the relation between shear strain and shear deformation investigated in over consolidated fissured clayey soil Residual shear strength is an important issue in designing engineering structures on slopes constituted from cracked clayey soil and slope stability. Major factors effecting residual shear strength can be listed as mineralogical structure, level of effective normal strain and the rate of shearing. Residual shear strength is determined from laboratory tests as repetitive shear box test, consolidated?drained triaxial compression test, ring shear test. Each method has advantages and limitations. As the sample sheared back, a forward until reaching residual shear strength during determination of residual shear strength in repetitive shear box test, shearing is not observed in one direction. In consolidated-triaxial test site conditions can be finely modeled, but there is a limitation in applicable deformation to the sample. Determination of residual shear strength gives more reliable results with the ring shear apparatus that allows unlimited deformation on the sample as it models especially rotational shearing. Generally ın our country, for determination of residual shear strength parameters repetitive shear strength test is prefered because of easiness in practice and sample preparation.In this study; consolidated-drained triaxial compression test under different consolidation pressures in which over consolidation ratio is constant and repetitive shear box and ring shear box test is performed to determine residual shear strength of samples having different geotechnical properties.To investigate the effect of test methods on residual shear strength parameters,repetitive shear box tes is performed with the chosen samples.The relation between soil index properties and residual shear strength parameters obtained from test results is investigated; obtained results are compared with the results obtained from past studies. Correlations are developed to estimate residual shear strength angle from liquid limit, plastic limit, plasticity index, clay percentage, fine-grained particle size. It is determined that residual shear strength, obtained from different test methods with several samples, decreases with increasing liquid limit, plastic limit and plasticity index. It is found that residual shear strength obtained from consolidated-drained triaxial compression strength test results are greater than the residual shear strength obtained from repetitive shear box test results.