Killi zeminlerin kayma direncine bazalt fiberin katkısı
Contribution of basalt fiber to shear strenght of clayey soils
Yazar: SELEN TERZİ
Danışman: DOÇ. DR. ERTAN BOL
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kozmopolit şehirlerde artan hızlı nüfus hızlı kentleşmeyi beraberinde getirip, yeni
yeraltı ve yerüstü yapıların yapılma zorunluluğu zeminleri kıymetli kılmıştır. Olumsuz 
zemin koşullarında, eğer uygun yer seçimi ve yapısal değişiklik seçeneklerini hayata 
geçirmek mümkün değilse, yapı inşasının zorunlu olduğu durumlarda zeminleri 
iyileştirme işlemi sıklıkla başvurulan bir yol olmuştur. Yapılan zemin iyileştirme 
işlemlerinin, zeminin taşıma gücünü artırma, sıvılaşma riskini azaltma, oturmaları 
kontrol altına alma, kayma direnci parametrelerini artırma gibi işlevlerinin yanında 
çevre dostu ve ekonomik olması da ön planda tutulmaktadır. Günümüzde çimento ve 
kireç gibi geleneksel katkı malzemeleri yanında, artan teknoloji ve bilgi birikimi ile 
fiber gibi daha teknolojik malzemelerin yardımıyla zeminleri iyileştirme inşaat 
mühendisliğinin bir parçası haline gelmiştir. Zemin iyileştirme ve beton iyileştirmede 
kullanılan, çevre dostu, doğal ve geniş bir hammadde tabanına sahip olan katkı 
malzemelerinden biri de bazalt fiberdir. Bazalt fiberin zemin iyileştirme 
çalışmalarında kullanımına yönelik çalışmaların literatürde giderek arttığı 
görülmektedir.
Bu tez çalışmasında, Düzce ilinden elde edilen killi zeminlere bazalt fiber katkısının 
kayma direnci parametrelerine olan etkisi araştırılmıştır. Türk Standardı (TS1500) ve 
Birleştirilmiş Zemin Sınıflama Sistemine (USCS) göre yüksek plastisiteli kil (CH) 
sınıfında olan ince daneli zemin örneklerine belirli oranlarda bazalt fiber eklenmiş ve 
ardından hazırlanan bu numuneler kesme kutusu deneylerine tabi tutulmuştur. Belirli 
ağırlıktaki doğal kil numunesine ağırlıkça %0, %1, %1,5, %2 ve %2,5 oranında 6 mm, 
12 mm ve 24 mm uzunluğunda bazalt fiber ilave edilip bulamaç (slurry) yöntemi ile 
numuneler hazırlanmıştır. Bu numuneler daha sonra 45 kPa yük altında 7 gün süre ile 
konsolidasyona bırakılmıştır. En son olarak da konsolide olan numuneler, farklı düşey 
gerilmeler ile kesme kutusunda deneye tabi tutulmuşlardır. Gerçekleştirilen 39 adet
deney sonucuna göre; bazalt fiber oranı ve boyu arttıkça kayma direnci açısında 
doğrusal olmayan bir artış gözlemlenirken, kohezyon değerinde ise bazalt fiber 
uzunluğuna bağlı olarak farklı bazalt fiber oranlarında pik değerler oluştuğu 
gözlemlenmiştir. 6 mm fiber uzunluğunda çalışılmış numunelerde kohezyon değeri 
%2 fiber oranında pik yapmış iken, 12 mm fiber uzunluğunda çalışılmış numunelerde 
kohezyon değeri %1,5, 24 mm fiber uzunluğunda çalışılmış numunelerde ise 
kohezyon değeri %1 fiber oranında pik yapmıştır. Bu durum fiber - zemin arasındaki 
etkileşim, fiber boyu ve fiber oranı (numune içerisindeki fiber yoğunluğu) ile 
açıklanmaktadır. Bazalt fiber kullanımının zemin iyileştirme çalışmalarında alternatif 
olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Anahtar kelimeler: Killi zemin, kayma direnci, kesme kutusu, zemin iyileştirme, bazalt 
fiber.

Abstract:
The increasing population in cosmopolitan cities brought along rapid urbanization, and 
the necessity of building underground and aboveground structures made the soils 
valuable. In unfavorable soil conditions, if it is impossible to implement the 
appropriate location selection and structural change options, soil improvement has 
been a common method in situations where building construction is necessary. In 
addition to the functions of soil improvement processes such as increasing the bearing 
capacity of the soil, reducing the risk of liquefaction, taking control of settlements, 
increasing the shear strength resistance parameters, it is also emphasized that they are 
environmentally friendly and economical. Today, in addition to traditional additives 
such as cement and lime, with increasing technology and knowledge and more 
technological materials such as fiber, soil improvement has become a part of civil 
engineering. Basalt fiber is one of the additives used in soil improvement and concrete 
improvement, which is environmentally friendly, natural, and has a broad raw material 
base. Soil improvement studies with basalt fiber are increasing in the literature.
In this thesis study, the effect of basalt fiber additive on the shear resistance parameters 
on clayey soils obtained from Düzce province was investigated. Basalt fiber was added 
to the fine-grained soil samples, which are in the high plasticity clay (CH) class 
according to the Turkish Standard (TS1500) and the Unified Soil Classification 
System (USCS), and then subjected to shear box tests. 6 mm, 12 mm and 24 mm long 
basalt fiber was added to the natural clay sample with a certain weight (0%, 1%, 1.5%, 
2%, and 2.5% by weight), and samples were prepared by the slurry method. It was 
then left to pre-consolidation for 7 days under a 45 kPa load. On the consolidated 
samples, they were tested with different vertical stresses in the shear box. According 
to the results, a nonlinear increase was observed in the internal friction angle as the 
basalt fiber ratio and length ascend. On the other hand, the cohesion value had peaks 
at different basalt fiber ratios depending on the basalt fiber length. While the cohesion 
value peaked at the rate of 2% fiber in the samples worked with 6 mm fiber length, the 
cohesion value peaked at the rate of 1.5% in the samples worked with 12 mm fiber 
length, and the cohesion value in the samples worked with 24 mm fiber length was 1% 
fiber. This is explained by the interaction between fiber-soil, fiber length, and fiber 
ratio (fiber density in the soil sample). It was concluded that basalt fiber could be used 
as an alternative in soil improvement studies.

Keywords: Clayey soil, shear strenght, shear box, soil improvement, basalt fiber.