Granüler malzemelerin duruş açısının Slump deneyi ile belirlenmesi ve fraktal katsayısı ile sürtünme açısının ilişkisinin araştırılması
Determination of the angle of repose of granular materials by Slump experiment and investigation of the relationship between friction angle and fractal coefficient
Yazar: MERT ALİ TAŞDEMİR
Danışman: PROF. DR. ŞENER CERYAN ; DOÇ. DR. HAKAN ELÇİ
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: İç sürtünme açısı = Internal friction angle

Özet:
Granüler malzemeler yığın halindeyken yatay düzleme göre oluşturduğu en yüksek eğim açısına duruş açısı denir. Granüler malzemelerin depolanma süreçlerini kontrol edebilmek için oluşan yığının duruş açısının mekanik davranışının bilinmesi gerekir. Duruş açısı, jeoteknikte statik koşullar altında eğimli yüzeylerin stabilitesini ve istinat duvarları gibi destek yapılarının güvenliğini ve maliyetini etkileyen önemli bir parametredir. Duruş açısına; granüler malzemenin dane boyutu, şekli, pürüzlülüğü, sürtünme açısı, yığın oluşturduğu zeminin pürüzlülüğü ve suya doygunluk derecesi etki eder. Bu çalışma, duruş açısının laboratuvar çalışmaları yardımıyla, kayma potansiyeli bulunan eğimli bölgelerde, kaymaya sebep olacak parametreleri, mikro ölçekte inceleyip sonra çıkan sonuçları makro davranışlarla ilişkilendirmeyi ve aralarındaki ilişkilerin bulunmasını amaçlamaktadır. Bu çalışmada granüler malzemelerin duruş açısını belirlemek için, standart bir yöntem olan taze beton çökme (slump) deneyi kullanılmıştır. Çalışmada granüler malzemelerde sıkılık durumunun duruş açısına etkisi slamp deney aleti yardımıyla araştırılmıştır. Sıkı granüler malzemelerden oluşan yığınların duruş açıları, gevşek granüler malzemelerden oluşan yığınlara göre daha yüksek duruş açısı değerine sahiptir. Çalışmada granüler malzeme olarak farklı boyutlarda, farklı şekillerde, farklı dane yüzey pürüzlülüğüne, farklı litolojilere ve farklı su içeriği değerlerine sahip agrega kullanılmıştır. Granüler malzeme olarak kullanılan, farklı litolojiye sahip, ince ve iri agregaların arasındaki pürüzlülük ve sürtünme açısı ilişkisinde incelendiğinde; Los Angeles parçalanma deneyi yapılan aşındırılmış agregalar, Micro Deval aşınma deneyi yapılmış pürüzsüz agregalar ve pürüzlü agregaların duruş açıları karşılaştırılmıştır. Bu bağlamda, pürüzlülük ve duruş açıları karşılaştırmaları değerlendirilmiş ve ilgili veriler grafik halinde sunulmuştur. Suya doygun agregalardan oluşturulan duruş açıları kuru agregalardan oluşturulan duruş açılarından büyük çıkmıştır. MATLAB paket programı kullanılarak danelerin alan ve çevre değerleri hesaplanmıştır. Bu değerlerden Fraktal katsayısı bulunarak danelerin pürüzlülük değerleri bulunmuş ve pürüzlülük değerleri sayısallaştırılmıştır. Fraktal katsayısı 1'e yakın olan değerler pürüzsüz, 1'den uzak olanlar ise pürüzlü olarak tanımlanmıştır.

Abstract:
Angle of repose, when the granular material is in a pile, the highest angle of slope created by the horizontal plane is called. In order to control the storage processes of granular materials, the mechanical behavior of the angle of repose of the pile must be known. The angle of repose is an important parameter that affects the stability of cohesionless soils on sloping surfaces under static conditions in geotechnics and the safety and cost of supporting structures such as retaining walls. This parameter varies depending on the grain size of the granular material, the grain shape, grain roughness, the roughness of the soil where the heap is formed and the degree of saturation of the grains in the water. This study aims to examine the parameters that will cause slipping in the slopes with the potential to slide, in micro scale, and to associate the results with macro behaviors, with the help of laboratory studies of the stance angle. In this study, fresh concrete slump test, which is a standard method, was used to determine the stance angle of granular materials. This work, the effect of densest states on the stance angle of granular materials was investigated with the help of a slump test device. The dense piles of granular material gave higher angle of repose value than the loose of granular material piles. In the study, aggregate with different sizes, different shapes, different surface roughness, different lithologies and different water content values were used as granular materials. When examined in the relationship between roughness and friction angle between fine and coarse aggregates with different lithologies used as granular materials; The angles of repose of the abraded aggregates that were tested in Los Angeles, the smooth aggregates and the rough aggregates that were tested by Micro Deval wear were compared. As a result of the experiments; The angle of repose the rough aggregates were higher than the angle of repose of the abraded aggregates and the angle of repose of the abraded aggregates were greater than the angle of repose of the smooth aggregates. In this context, the comparisons of roughness and angle of repose are presented in graphics. The angle of repose formed from water-saturated aggregates were higher than those formed from dry aggregates. Using the MATLAB package program, the area and environmental values of the grains were calculated. From these values, the fractal coefficient was found and the roughness values of the grains were found and the roughness values were quantified. The coefficient of fractal is defined as smooth, with a coefficient close to 1, and rough ones that are far from 1.