Killi zeminlerde üç eksenli deney sonucu oluşan kayma düzlemleri boyunca fabrik değişimleri
Fabric changes along shear planes at the result of triaxial test in clayey soils
Yazar: ALİ GÖKOĞLU
Danışman: PROF. DR. HASAN ÇETİN
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Yönlenme = Orientation

Özet:
Birçok zemin ve kaya (kayma sırasında deformasyona uğrayarak) partiküllerinin yer değiştirmesiyle kayma yüzeyleri geliştirir. Bu gelişen kayma yüzeyleri arazide fay, heyelan kayma yüzeyleri ve bir mühendislik yapısından dolayı artan yükleme nedeniyle temel zeminlerdeki kayma yüzeyleri olarak karşımıza çıkar. Doktora tezi olarak hazırlanan bu çalışmanın amacı killi zeminlerde üç eksenli deney sonucu oluşan kayma düzlemleri boyunca maksimum asal gerilme altındaki dokusal değişimleri incelemektir. Çalışmada 20 kPa'lık çevre basıncı altında, farklı hız ve birim deformasyonlarında gerçekleştirilen üç eksenli basınç deneyleri (CU-CD) sonucunda gelişen kayma düzlemleri boyunca fabrik (dokusal) değişimleri ile fabrik değişimlerin maksimum asal gerilme ile ilişkisi araştırılmıştır.İnceleme için 1/3 (%33,33) oranında mika kumu ve 2/3 (%66,67) oranında kil numuneden oluşan yapay bir zemin numunesi hazırlanmıştır. Yapay zemin numunesi metal kaplar içerisinde bir yıl süreyle 0,028 kg/cm2 (2,78 kPa)'lık ön konsolidasyon basıncına tabi tutularak bir ilksel doku kazanması sağlanmıştır. İlksel doku kazananan yapay zemin numunesinden silindirik numuneler alınarak 1 adeti sadece doyurma-konsolidasyon aşaması, farklı deformasyonlarda 9 adet konsolidasyonlu-drenajsız (CU) ve 10 adet konsolidasyonlu-drenajlı (CD) üç eksenli basınç deneyleri olmak üzere toplam 20 adet deney yapılmıştır. 21 adet yapay zemin numunesinin kayma düzlemlerine (teorik ve deneysel) dik yönde ince kesitleri hazırlanarak mikroskopta ve bilgisayar ortamında incelenmesi yapılmıştır. Hazırlanan ince kesitlerden yapay zemin numunesinin içerisindeki partikül (mika), boşluk ve diğer bileşenlerin yönlenmeleri ölçülerek gül diyagramları çizilmiş ve değerlendirmeleri yapılmıştır. Değerlendirme sonucunda zemin dokusundaki değişiklik ile maksimum asal gerilme arasında bir ilişkinin olduğu belirlenmiştir. Boşluk suyu basıncının artmasıyla zemin bileşenlerinin yönlenmesinde bir artış olurken, boşluk suyu basıncındaki azalmayla yönlenmede bir azalma olduğu tespit edilmiştir. Aynı zamanda kayma düzleminden uzaklaştıkça bileşenlerin yönlenmelerinde bir azalma olduğu da belirlenmiştir.

Abstract:
Most soils and rocks, when deformed in shear, develop shear planes across which relative displacement of fundamental particles take place. In the field, shear planes can be encountered as fault and landslide failure planes as well as failure planes in foundation soils failed as a result of excessive loading due to an engineering structure. The main purpose of this PhD study is to investigate fabric changes along shear planes in triaxial testing under principal stresses. In the study, the relationship between fabric changes and principal stresses along shear planes in CU and CD triaxial compression tests with different shear rates and unit deformations under 20 kPa confining or cell pressure was investigated.An artifical clay soil was prepared by mixing 33,33% muscovite mica sand and 66,67% clay. The soil mixture was put in a metal box and kept saturated for about one year under a pressure of about 0,028 kg/cm2 (2,78 kPa) in order to produce an artificial soil sample with an initial soil structure. First, cylindrical samples were taken from this artifically prepared soil and then one sample was used for consolidation and saturation while 9 was used for consolidated-undrained (CU) and 10 for consolidated-drained (CD), totaling 20 tests. 21 thin sections were prepared across the failure planes (actual ve theoretical) and studied using a microscope and appropriate computer programs. Rose diagrams of orientations of particles, voids and other constituents were prepared and evaluated. The results show that there is a relationship between soil fabric changes and maximum principal stress. Orientaion increases as pore pressure increases or vice versa. Also, orientation decreases away from the failure planes.