Yumuşak kil zeminlerin ikincil konsolidasyonu
Secondary consolidation of soft clays
Yazar: GÖKHAN ÇEVİKBİLEN
Danışman: PROF. DR. AHMET SAĞLAMER
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Yüksek Lisans, 1999
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Killi zeminler = Clay soils ; Konsolidasyon = Consolidation ; Yumuşak zemin = Soft soil

Özet:
YUMUŞAK MAVİ KIL ZEMİNLERİN İKİNCİL KONSOLİDASYONU ÖZET Bu tez kapsamında Samsun-Çarşamba deltasında değişen yük bekleme süreleri (LID) ve yük artım oranlarında (LİR) ikincil konsolidasyon oranlarının belirlenmesi amacıyla laboratuvarda 20 adet konsolidasyon deneyi yapılmıştır. Bu deneyler geleneksel konsolidasyon deney aleti kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ek olarak zemin numunelerinin kıvam limitleri ve granülometrileri belirlenmiştir. Bölüm 1, bu çalışmanın amacının özetlendiği giriş kısmıdır. Bölüm 2, bu konudaki bir literatür çalışmasıdır. Bölüm 3, laboratuvar çalışmaları ile ilgilidir. Bu bölüm, sergilenen deneylerden ömek olarak ele alınan bir tanesi üzerinde, basamak basamak izlenen tüm prosedürleri anlatmaktadır. Bölüm 4, sonuç ve tartışma kısmıdır. Tüm laboratuvar deney sonuçlarından bulunanları ve çeşitli önerileri içermektedir. Geoteknik mühendisi bakış açısından, zeminler heterojen, sıkışabilir, elastoplastik malzemelerdir ve bu malzemeler daneler ve boşluklardan oluşmaktadır. Bu boşluklar su ve hava ile doludur. Bir zemin tabakasının zamana sıkışabilirliği, dane çapı dağılımı ve geçirgenliğin bir fonksiyonudur. Bu tezde yumuşak kil tabakasıyla çalışıldığı, kohezyonlu bir zemin ile ilgilenildiği için ana problem birincil ve ikincil konsolidasyon oturmalarıdır. Toplam oturmanın üçüncü bileşeni ani oturma, doygun kohezyonlu zeminler için konsoliidasyon oturmalarının miktarı ile kıyaslandığında ihmal edilmektedir. Samsun- Çarşamba deltasının örselenmemiş numuneleri üzerinde toplam 20 adet bir boyutlu konsolidasyon deneyi yapılmıştır. Örselenmemiş numuneler 24/6// 1998- 27/6/1998 tarihleri arasında Samsun Çarşamba Havaalanı'nın uçuş pistinin yakınındaki sahadan KM 0+000 ve KM 0+500 arasındaki bölümde açılan 3 sondaj kuyusu ve 5 muayene çukurndan alınmıştır. Sondaj çukurlarından 96 mm çap ve 50 cm yükseklikli shelby tüp numuneler ve muayene çukurlarından da, D>15 cm bloknumuneler alınmıştır. Su muhtavasını düşürmemek için numuneler pârfin ile kaplanmış ve İTÜ Hamdi Peynircioğlu Zemin Mekaniği Laboratuvan nem odasına mümkün olan en kısa sürede götürülmüştür. Örselenmemiş Samsun Çarşamba yumuşak mavi kilinin birincil ve ikincil sıkışma davranışlarını ayırt etmek için 3 set konsolidasyon deneyi gerçekleştirilmiştir. İlk set deneylerde 5 klasik konsolidasyon deneyi birincil konsolidasyon parametrelerini belirlemek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Bu sette numuneler 50 mm çaplı ve 2 mm yükseklikli olup, örselenmemiş shelby tüp numuneler kullanılmıştır. Tüm deneyler esnasında çift yönlü drenaja izin verilmiştir. Ring sürtünmeleri paslanmaz çelik ringin iç yüzeyi silikon gress yağı ile kaplanmıştır. İkinci set deneyler yumuşak mavi kil tabakasından 4.5 m, 7.5 m ve 9.5 m'den olmak üzere 3 farklı derinlikten alınan numuneleri baz almaktadır. Her derinlik için 3 konsolidasyon deneyi gerçekleştirilmiştir. Her deneyde, 2 veya 3 konsolidasyon basınç seviyesinde numunenin 7 günden 10 güne değişen yük bekletim süreleri (LID) kullanılarak ikincil konsolidasyona izin verilmiştir. Konsolidasyon basınç seviyeleri bir derinlik için 12.5 kN/m2, 25 kN/m2, 50 kN/m2, 100 kN/m2, 150 kN/m2, 200 kN/m2, 300 kN/m2 ve 400 kN/m2'dir. Bir önceki uzun yük bekleme süresinden bir sonrakinin etkilenmemesi için, ikincil davranışının incelendiği konsolidasyon basıncı, bir önceki ikincil davranışın incelendiği konsolidasyon basıncının en az iki katı alınmıştır. Bu deneyler esnasında birincil konsolidasyonun tamamlanması ile oluşan sıkışma eğrisinin (EOP, tıoo=tp) çizilmesi mümkün olmuştur. Aynı zamanda yükleme kademesinde sabit bir konsolidasyon basıncında tutulan numune için uzun süre bekletimli 10 tp ve 100 tp sıkışma eğri ailesi çizilmiştir. İkincil sıkışma indeksi C

Abstract:
SECONDARY CONSOLIDATION OF SOFT CLAYS SUMMARY In this thesis 20 laboratory consolidation tests have been carried out on Samsun- Çarşamba Bay alluviums with varying LID and LIR to determine the secondary consolidation parameters. Using conventional consolidation test apparatus performed these tests. In addition, consistency limits and granulometry of the soil samples are determined. Chapter 1, is the introduction part, which involves a brief information about objectives of this study. Chapter 2 is a literature survey on the subject. Chapter 3 deals with laboratory studies. This chapter involves whole procedures in this study step by step on a given example of performed tests. Chapter 4 is outcome and proposals part, the observation of laboratory tests from overall results and advised proposals are included. From a point of a geotechnical engineer, soils are heterogeneous, compressible, elastoplastic materials that consist of the grains and the voids, filled with water or air between these grains. Compressibility of a soil layer with time is a function of permeability and grain size distribution. In this thesis as dealing with the cohesive soil of soft clay layer the main problems are the primary and secondary consolidation settlements. Although the third component of the total settlement is initial compression, it is negligible comparing with the amount of consolidation settlements for saturated cohesive soils. A total of 20 one-dimensional consolidation tests were performed on undisturbed specimens of Samsun- Çarşamba Bay alluviums. The undisturbed specimens were taken from 3 boreholes and 5 test pits near the runway of Samsun-Çarşamba Airport between KM 0+000 and KM 0+500 on 24/6/1998 ~ 27/6/1998. From boreholes Shelby tubes samples with 96 mm diameter 50 cm length, and from test pits D>15 cm block samples were recovered. In order not to reduce the water content of xiiisamples, they were covered with paraffin and samples were taken to the İTÜ Hamdi Peynircioğlu Soil Mechanics Laboratory moisture room as quickly as possible. To identify the primary and secondary compression behaviours of undisturbed soft Samsun-Çarşamba blue clay three sets of consolidation tests were performed. In the first set of tests 5 conventional consolidation tests were performed to determine the primary consolidation parameters. Samples in this set which has a diameter of 50 mm and thickness of 2 mm were the shelby tube undisturbed samples. Two way drainage is allowed from top and bottom of the sample during the whole tests. The ring frictions are minimised by coating the inside of the highly polished stainless steel confining rings with a thin film of high vacuum silicon grease. The second set of tests based on the samples from three depths of soft blue clay layer i.e., 4.5m, 7.5m and 9.5m. For each depth three consolidation test were performed. In each test, at two or three consolidation pressure level, secondary consolidation of sample was allowed by using LID varying up 7 days to 10 days. The consolidation pressure levels for one depth can be summarised as 12,5 kN/m2 25,0 kN/m2, 50,0 kN/m2, 75 kN/m2, 100 kN/m2, 150 kN/m2, 200 kN/m2, 300 kN/m2 and 400 kN/m2. To avoid the effect of a long duration of previous pressure to the next, the pressure that the secondary behaviour was observed, was taken at least two times of the previous consolidation pressure, which the secondary behaviour had determined. During this set of test it was possible to locate the EOP (end of primary) compression curves according to Casagrande Method tp=tioo. In the mean time, as the constant consolidation pressure at a loading stage was kept on the sample for a long duration compression curve family for 10 tap and 100 tap could be drawn. The secondary compression index Ca was determined in each test for the pressure levels that the secondary consolidation behaviour was followed. As a result of this set of tests, the ratio between secondary index and primary compression index for Samsun-Çarşamba blue soft clay is in the range of 0.034 ~ 00274. Test results reveal that Samsun- Çarşamba soft clay exhibits high potential of secondary consolidation with a Cos value between 0.2% and 0.95%. In the last set of laboratory consolidation tests, the aim was to identify the effect of over consolidation ratio on Cos 7.5 cm diameter and 2 cm thick of undisturbed samples that were taken from the test pits were used in this set. Mechanically over xivConsolidated clay samples that had varying OCR's were subjected to secondary consolidation tests. For that purpose, the sample was mechanically over consolidated at varying OCR's. Firstly allowing secondary consolidation settlement for a period of 7 or 10 days at a consolidation pressure that was greater than the preconsolidation pressure consolidated the sample. Then unload. According to the OCR value at the final unloading pressure, the sample was allowed to swell for a period of 7 or 10 days. Despite of the long duration on swelling stage, Samsun-Çarşamba soft blue clay did not perform any secondary swelling as expected. With secondary consolidation on the overconsolidation stage, there had no apparent increase on preconsolidation pressure of recompression curve, which did not pass through expected EOP compression curve. After passing through the normally consolidated stage at another consolidation pressure secondary settlements were allowed. It was seen that, if the increased effective stress fall in the overconsolidated range, then the amount of secondary settlements might be neglected, as compared with the amount on the normally consolidated stage. xv