Yoğrulmuş (remolde) zeminlerin drenajsız kesme dayanımının kesme kutusu deneyi ile saptanması
Determination of undrained shear strength of remolded soils using direct shear test
Yazar: KUTSEL KÜBRA ÇALIŞKAN
Danışman: PROF. DR. KAMİL KAYABALI
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Direkt kesme = Direct shear

Özet:
Jeoteknik uygulamalarında killi zeminlerin örselenmemiş durumuna ait elde güvenilir veri mevcut olmadığı durumlarda mühendisler güvenli tarafta kalmak açısından yoğrulmuş dayanımı kullanmak zorunda kalabilir. Yoğrulmuş dayanımı tayin etmede yaygın olarak kullanılan yöntemler doğrudan kesme deneyi (DST) ve kanatlı kesme deneyidir (VST). DST'nin güvenilirliği zaman zaman tartışma konusu olmaktadır. 


Bu çalışmanın amacı, plastikliği geniş aralıkta değişen yoğrulmuş zeminlerin doğrudan kesme deneyi ile elde edilen toplam gerilme dayanım parametrelerini ve aynı zeminlerden kanatlı kesme deneyi (VST) ile elde edilen drenajsız kesme dayanımını bir model şev ve model temel üzerinde uygulayarak birinci deneyden elde edilen sonuçların ne ölçüde tutarlı olduğuna dair bir değerlendirme yapmaktır. Çalışmada likit limiti 30 ile 150 arasında değişen 24 çeşit yoğrulmuş numune kullanılmıştır. Bu numuneler plastik limit su içeriğinde ıslatılmış, 50 kPa'lık yük altında 1 gün süreyle konsolide edilmiş ve 4 farklı normal yük altında doğrudan kesme deneyine tabi tutularak yenilme zarfları elde edilmiştir. Plastik limitte ıslatılarak karıştırılan numuneler kanatlı kesme deneyine ve tek eksenli basınç deneyine de tabi tutulmuş ve drenajsız kesme dayanımları elde edilmiştir. Aynı yöntemler plastik limitten daha yüksek su içeriklerinde ve ayrıca 4 doğal zemine de uygulanmıştır. 


Çalışmada hipotez olarak doğrudan kesme deneyinden yüksek drenajsız kesme dayanımı ve düşük sürtünme açıları elde edileceği; drenajsız kesme dayanımının su içeriği artarken azalacağı ve plastiklik artarken de yükseleceği öne sürülmüşse de bu hipotezi destekler nitelikte sonuçlar elde edilememiştir. VST'den elde edilen sonuçların zemin plastikliği ve değişen su içeriği ile uyumlu olduğu görülmüştür. Tek eksenli sıkışma dayanımı deney sonuçlarının değişen su içeriği ve zemin plastikliği ile uyumunun  VST kadar iyi olmadığı görülmüştür.


Model şev ve model temel üzerinde yapılan uygulamalarda VST verileri ile daha tutarlı sonuçlar elde edildiği, aynı tutarlılığın DST verileri ile genellikle sağlanamadığı gözlenmiştir. İki deney tekniğinden elde edilen sonuçların model şev ve temele uygulanmasında karşılaşılan farklılıkların kesme hızı, makaslama şekli ve numune hazırlamadaki farklılıklar gibi nedenlerden ileri geldiği değerlendirilmiş ve jeoteknik uygulamalarında sıkça kullanılan DST drenajsız kesme dayanımı verilerinin spekülatif olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Geotechnical engineers may be forced to use the remolded strength as a low-bound value when the reliable strength data on undisturbed soils are not available. The remolded strength is commonly determined by such laboratory techniques as the direct shear test (DST) and the vane shear test (VST). The reliability of the DST results is often a disputable issue.


The scope of this investigation is to apply the total strength parameters of soils of a wide range plastisity as well as the undrained shear strength determined for the very same soils to a model slope and to a simple model foundation and to evaluate how consistent the results are for the former one, i.e., DST. Twenty four remolded soils with liquid limit ranging from 30-150 were used for the investigation. The soil specimens were wetted at the plastic limit, consolidated for one day under the vertical load of 50 kPa, subjected to shearing under 4 different normal stresses and their failure envelopes were constructed. The specimens wetted at the plastic limit and mixed thereafter were subjected to VST and uniaxial compression test and their undrained shear strengths at plastic limit were determined. The same soil samples were also tested for DST, VST and uniaxial compression test at mixing water contents greater than their plastic limit. Additional 4 undisturded natural soil were also included in the study.


Although the main hypothesis of the study was set such that the remolded soils would have high cohesion intercept with a low friction angle and that the undrained shear strength increases as the water content decreases and it also increases with the increasing soil plasticity, the results obtained from DST have not proven the hypothesis. Nevertheless, the results obtained from VST is in good agreement with the soil plasticity as well as the varying water contents. Uniaxial compression test results are not in good aggrement with plasticity index and varying water contents as much as VST results. In conclusion it was observed that when the VST data were used along with the model slope and the simple model foundation more consistent results were obtained. The same conclusion cannot be asserted for the DST strength data. The major differences between the two testing methods can be attributed to the rate of shear, mode of shear as well as to the sample preparation procedures. In consclusion, the undrained shear strength obtained using the DST are considered to be speculative.