The investigation of freezing-thawing effects on physico-mechanical properties of cohesive soils
Donma-çözülme sürecinin kohezyonlu toprak zeminlerin fiziko-mekanik özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
- Tez No: 415232
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ADİL BİNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 104
Özet
Son senelerde Türkiye'nin doğu illeri kış aylarında daha fazla kar yağışı almaya başlamış ve sıfırın altında geçen gün sayısı artmıştır. Bunun doğal bir sonucu olarak toprak don derinliği her geçen sene giderek artmaktadır. Özellikle, Erzurum, Kars, Ağrı ve Ardahan illerinde don penetrasyon derinliği yaklaşık 1.5 metreye ulaşmış ve geçmiştir. Yeraltı su seviyesinin yeryüzüne yakın olduğu ovalık alanlarda don etkisi toprağın daha derin kısımlarına kadar ulaşabilmektedir. Bunun sonucu olarak ovalık alanlarda kurulan yerleşim yerlerinde özellikle sığ temellere sahip üstyapılarda (Karayolu, demiryolu, havaalanı vb.) ve alt yapılarda (Kanalizasyon, su şebekesi vb.) önemli hasarlar meydana gelebilmektedir. Kış aylarında donan toprak zemin, ilkbahar aylarına doğru erimekte ve donma-çözülme etkisiyle toprak yapısında meydana gelen değişiklikler toprağın fiziko-mekanik özelliklerinde de değişikliklere neden olmaktadır. Toprağın üst kısmında don etkisiyle hacimsel artışlar meydana gelmekte ve toprak gözenekli bir yapı kazanmaktadır. İlkbahar aylarında toprağın gözeneklerindeki suyun erimesi sonucu toprak aşırı doygun hale gelmesine bağlı olarak efektif gerilim düşmekte, toprak çok yüksek oranda dayanım kaybetmekte ve sıvı davranışa yakın bir davranış göstermektedir. iv Soğuk iklime sahip ülkelerde yapılan çalışmalar göstermiştir ki, donma-çözülme çevrim sayısı arttıkça toprak zeminlerin dayanımları azalmakta ve toprak daha gözenekli bir yapıya sahip olmaktadır (Huang, 1983; Chen vd. 1994; Thevanayagam vd. 2002; Coop, 1991; Allman ve Atkinson, 1992, Georgiannou vd. 1990; Jafari and Shafiee, 2004 ). Toprağın gözenekliliğindeki artışa ve dayanımındaki azalmaya paralel olarak sığ temellere sahip yapılarda problemler görülmektedir. Özellikle yol yapılarında, çökmeler ve çukurlar oluşmaktadır. Tez kapsamında, Ankara ilinin farklı iki lokasyonundan (Dumlupınar ve Çiğdem mahalleleri) toprak örneklemesi yapılmıştır. Laboratuvar ortamında araziden getirilen toprak örneklerinin Atterberg limitleri, tane boyu, özgül ağırlığı, makaslama dayanımı ve konsolidasyon özellikleri belirlenmiştir. XRD analizleri ile örneklerin içerdiği kil türleri saptanmıştır. SEM görüntüleme yöntemi ile toprak örneklerinin yapısı belirlenmiştir. Donma-çözülme çevrimlerini gerçekleştirmek için, ilk olarak toprak örneklerinin nem içerikleri saf su ile arttırılmıştır. Doygun hale gelen toprak örnekleri -18°C sıcaklığındaki derin dondurucu içine yerleştirilmiş ve 24 saat bekletilmiştir. Daha sonra, dondurucudan çıkarılan örnekler sabit oda sıcaklığında (21°C) ve nemde (% 80 RH) 24 saat beklemeye bırakılmıştır. Sonuç olarak, donma ve çözülme (DÇ) çevrimleri -18 °C (24 saat) ve 21 °C (24 saat) arasında gerçekleştirilmiş ve bir donma-çözülme çevrimi iki gün sürmüştür. DÇ çevrim sayıları 1, 3, 7, 14 ve 21 olarak seçilmiştir. Uygulanan donma ve çözülme yöntemi tüm deney türleri için aynıdır. DÇ çevrimlerinden sonra, özgül ağırlık belirleme, kıvam limitleri tayini, elek analizleri, konsolidasyon, doğrudan makaslama deneyleri, XRD analizi ve SEM görüntülemeleri yapılmıştır. Tez kapsamında sahadan alınan toprak örnekleri seçilen DÇ çevrimine tabi tutulmuş ve ilk donma ve çözülme çevriminden sonra bu örneklerin fiziksel ve dayanım özelliklerinin aniden azaldığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, kohezyonlu zeminlerin farklı fiziko-mekanik özellikler gösterdiği 7 ve 14 DÇ çevrimi arası eşik değer olarak belirlenmiştir. Elde edilen bu sonuçlara göre, hafif yapıların inşasından önce, inşaat sahasından alınacak toprak örneklerinin, arazinin donma çözülme çevrim sayısına göre DÇ deneylerine tabi tutulması oldukça önemlidir. Duraylılık analizleri de bu sonuçlara göre gerçekleştirilmelidir.
Özet (Çeviri)
An apprehending of freezing and thawing effects on cohesive soil is considerable for many construction and environmental subjects. This paper relates the effects of freezing and thawing on physico-mechanical behavior of clayey soils. The capital city of Turkey, Ankara, is located in sequence of lacustrine sediments. At places these sediments contain fine grain soils. Collected undisturbed samples were high placticity clay and clayey sand that were obtained from the bottom of a construction zone at about 1m depth under the ground surface. Total of 64 molded samples were prepared with constant water content to reflect the moisture condition in the active surface layer. CH and SC soil were analyzed in the laboratory, and found to have the plastic limits (PL) of 33.01% and 22.56%, the liquid limits (LL) of 75.05% and 36.97%, and the plasticity indexes (PI) of 42.04% and 14.41%. The soil samples were classified as“CH”and“SC”by the unified soil classification system. Soil samples for all tests were placed in a refrigerator with a temperature of 18ºC for twenty-four hours. Then, they have been removed from the refrigerator and was placed in a room with temperature 21ºC and 80% RH humidity for twenty-four hours. As a result, one freezing and thawing cycle was achieved between -18ºC (24 hours) and 21ºC (24 hours), and it took two days. ii Freezing and thawing (FT) sequences were selected as 1, 3, 7, 14 and 21. After each FT sequence, Atterberg limits, sieve analysis, shear strength and consolidation tests were carried out in accordance with ASTM standards. Liquid and plastic limits of soil samples, suddenly, were decreased after first FT cycle. That state is a sign of the change of clay mineral orientation due to freezing and thawing process. The soil classification of clayey sand was changed from“SC”to“SM”after first FT cycle. Furthermore, the coefficient of consolidation and permeability of CH soil had been increased by rising in FT cycles up to 7 and then continue to decline as well as these values of clayey sand start to decrease after 14 FT cycles.The cohesion and internal friction angle increase about 37% and 10.5% for CH soil and SC soil decrease about 80% and 10.5% in value after FT tests.
Benzer Tezler
- Donma-çözülmenin etkin olduğu yüksek rakımlı bölgelerde soliflüksiyon türü toprak akmalarının incelenmesi
The investigation of solifluction in high altitude area that freeze-thaw is active
BERTAN BAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Jeoloji MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADİL BİNAL
- Silimarinin insan sperm kriyopreservasyonunda antioksidan etkisi
Antioxidant effect of silimarin on human sperm cryopreservation
SEDA ATAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Histoloji ve EmbriyolojiSelçuk ÜniversitesiHistoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. ENDER ERDOĞAN
- Çankırı-Korgun mevkii pembe andezitinin kaplama taşı ve bordür taşı olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
The Investigation of utiliztation possibility Çankırı-Korgun region of pink andesits kerbs stone and cover stone
BAYRAM AKILLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
İnşaat MühendisliğiGazi ÜniversitesiYapı Eğitimi Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. OSMAN ŞİMŞEK
- Uçucu kül, yüksek fırın cürufu ve translı çimentolarla üretilen aynı mukavemet sınıfındaki harçkarın dayanım ve dayanıklılığının incelenmesi
The investigation of strength and durability of the mortars, produced with fly ash, blast furnace slag and trass blended cements, which are in the same strength range
KEMAL ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FAHRİYE KILINÇKALE
- Van-Erciş pomzasında üretilen hafif betonun donma çözülme dayanıklılığının araştırılması
Investigation of durability freezing thaving of lightweight concrete manufactured with Van-Erciş pumice
İBRAHİM TÜRKMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. RÜSTEM GÜL