Derin karıştırma yönteminde elde edilen iyileştirilmiş zemin özelliklerinin laboratuvar ve arazi şartlarında belirlenmesi
Laboratory and field determination of properties of soils by deep mixing method
Yazar: FATMA TUĞÇE ÇINAR ÖZKAN
Danışman: PROF. DR. İLKNUR BOZBEY
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Son yıllarda teknolojinin ilerlemesi ile birçok zemin iyileştirme yöntemi gelişme göstermektedir. Derin karıştırma yöntemi (Deep Mixing Method: DSM) de bunlardan birisidir ve bu yöntemde doğal zemin çeşitli bağlayıcılar ile karıştırılarak yerinde iyileştirme sağlanır. Bu yöntem son yıllarda ülkemizde de sıklıkla kullanılmaktadır. Tez kapsamında derin karıştırma iyileştirme yöntemine yönelik çok kapsamlı bir laboratuvar ve arazi çalışmaları yapılmıştır. İyileştirilmiş zeminlerin mukavemet ve modül özellikleri laboratuvarda kapsamlı bir deney programı ile belirlenmiştir. Deneyler turba ve yüksek plastisiteli zeminler, farklı çimento tipleri ve çimento dozajları ve kür günleri için yapılmıştır. Deneyler sonucunda numunelerin gerilme-şekil değiştirme eğrileri elde edilmiş, serbest basınç mukavemet değerleri bulunmuş ve sekant elastisite modülü değerleri hesaplanmıştır. Mukavemet (qu) ve modül (E50) değerleri arasında korelasyon kurulmasına yönelik alt ve üst sınırlar önerilmiştir. Bu deneylerde bağlayıcı olarak çimento kullanılmakla birlikte, bir grup numunede çimento ve kirecin birlikte kullanılmasının etkisi de araştırılmıştır. Yüksek plastisiteli killer için karıştırmanın etkin olarak sağlanmasının çok önemli olduğu ve zeminin doğal su muhtevasının bunun için önemli bir etken olduğu gösterilmiştir. Yüksek plastisiteli killerde Likidite İndeksine bağlı karıştırma etkinliği tanımlanmış ve literatüre özgün bir katkı getirilmiştir. Arazi çalışmaları kapsamında farklı imalat parametreleri ile deneme DSM kolonları imal edilmiştir. Sonrasında yapılan kalite kontrol deneyleri ile her kolonda elde edilen iyileşme seviyeleri gözlemsel ve sayısal olarak tespit edilmiştir. İmal edilmiş olan tüm kolonlar süreklilik bakımından titizlikle değerlendirilmiş, farklı kategorilerde iyileştirme elde edilebildiği görülmüştür. Ancak imalat sırasında gerçek zamanlı ölçüm alınamadığı için pek çok kolonda hedeflenen kalitede DSM kolonları elde edilememiştir. Bu tür kolonlarda daha yüksek dozaj kullanımı kalite seviyesini artıramamıştır. Kolonlardaki iyileşme seviyeleri, imalat parametreleri ve koşulları birlikte değerlendirilmiştir. Laboratuvar ve arazide elde edilen değerler karşılaştırılmıştır. Uygulamaya yönelik öneriler yapılmıştır. Arazideki DSM kolonları için ilave bir kriteri dikkate alan bir öneri getirilmiştir.

Abstract:
In recent years, many soil improvement methods have been developed with the advancement of technology. Deep Mixing Method (DSM) is one of these methods and in this method, natural soil is mixed with various binders and in-situ improvement is provided. This method has been frequently used in our country in recent years. Extensive laboratory and field studies were carried out for the deep mixing method (DSM) within the scope of tht thesis. The unconfined compression strength and modulus properties of the DSM improved soils were determined by a comprehensive test program in laboratory. Experiments were carried out for peat and high plasticity soils, different cement types and cement dosages and curing days. As a result of the experiments, the stress-strain curves of the samples were obtained, the unconfined compressive strength values were found and the secant elasticity modulus values were calculated. Lower and upper limits were recommended for correlations between unconfined compression strength (qu) and E50 values. In these experiments, although cement was used as a binder, the effect of using cement and lime together in a group of samples was also investigated. It has been shown that effective mixing is very important for high plasticity clays and that the natural water content of the soil is an important factor for this. Mixing efficiency in high plasticity clays depending on the Liquidity Index has been defined and an original contribution to the literature has been made. As part of field studies, trial DSM columns were executed with different parameters. With the quality control experiments performed afterwards, the improvement levels obtained in each column were determined observationally and numerically. All manufactured columns were carefully evaluated in terms of continuity, and it was seen that improvement could be achieved in different categories. However, since real-time measurements could not be taken during manufacturing, DSM columns with the targeted quality could not be obtained in many columns. In such columns, the use of higher dosage could not increase the quality level. Level of improvement obtained in each column, manufacturing parameters and conditions were evaluated together. Values obtained in the laboratory and field were compared. Suggestions for implementation were made. For DSM columns in the field an additional criterion has been proposed.