Influence of grain characteristics on stress-dilatancy relationship and failure surface geometry
Tane özelliklerinin gerilme-genleşim bağıntıları ve göçme yüzeyi geometrisine etkileri
- Tez No: 588074
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZER ÇİNİCİOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 183
Özet
Kohezyonsuz zeminlerin gerilme-genleşim ilişkileri, zeminlerin mekanik ve fiziksel özelliklerinden etkilenmektedir. Fakat, literatürdeki genleşim davranışının zemin mukavemetine etkilerini belirten ampirik bağıntılar, sadece farklı başlangıç sıkılık ve hücre basıncı koşullarında gerçekleştirilmiş kesme deneylerinin sonuçları baz alınarak türetilmiştir. Bu nedenle, mevcut çalışmada fiziksel tane özelliklerinin, literatürde yer alan mevcut gerilme-genleşim ve kayma mukavemeti bağıntılarına etkilerini araştırmak adına farklı tane boyutu ve tane şekline sahip zeminler üzerinde geniş ölçekli bir konsolidasyonlu, drenajlı üç eksenli kesme deneyi programı gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, farklı gerilme izleri ile deneyler tekrarlanarak gerilme izinin maksimum kayma mukavemetine etkileri araştırılmıştır. Sonuç olarak granüler zeminlerin fiziksel karakteristiklerini, gerilme-genleşim bağıntısı parametreleri ve gerilme–kayma mukavemeti ilişkisi sabitleri ile ilişkilendiren ampirik bağıntılar önerilmiştir. Çalışma kapsamında, hacimsel genleşim davranışının granüler dolguların aktif göçme durumundaki kayma düzlemi geometrisine etkileri de araştırılmıştır. Bu amaçla, küçük ölçekli, 1g koşullarında fiziksel istinat duvar deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler, farklı başlangıç göreceli yoğunluk ve sürşarj yükü kademelerinde, değişken dane dağılımına ve ayrı dane şekline sahip kohezyonsuz zeminler üzerinde uygulanmıştır. Fiziksel model genişliği uygun büyüklükte tutularak, kayma düzlemi oluşumuna kemerlenme etkisi bertaraf edilmiştir. Göçme yüzeyleri, parçacık görüntüleme odaklı hız ölçümü (PGHÖ) metodu kullanılarak meydana çıkartılmıştır. Test edilen zeminlerin mekanik özellikleri, fiziksel modelin yatay ve düşey duvarlarına basınç sensörleri yerleştirilerek hesaplanmıştır. Böylece, farklı tane boyutu ve tane şekline sahip granüler zeminlerin kayma yüzeyi geometrileri ve maksimum sürtünme açılarındaki farklılıklar incelenmiştir. Tanelerin fiziksel karakteristiklerinin, özellikle yüksek sürşarj yükleri altında granüler zeminlerin hacimsel genleşim davranışına oldukça etki ettiği tespit edilmiştir. Bu nedenle, mevcut ampirik bağıntılar, dane boyutu ve tane şekli etkilerini de ihtiva edecek şekilde genişletilmiştir.
Özet (Çeviri)
Stress-dilatancy relationships of granular soils are influenced by both mechanical and physical soil properties. However, existing empirical correlations which define the influence of dilatant behavior on soil strength depend only on the interpretation of shear test data conducted at different relative density and confining pressure ranges. Therefore in this study a wide range of consolidated, drained triaxial testing program was carried out on granular materials consisting of varying gradation and grain shapes in order to reveal the effect of physical grain characteristics on existing stress-dilatancy and strength correlations available in literature. In addition, soil specimens were shared with different stress paths in order to observe the influence of loading condition on dilatant behavior. In the end, unique empirical correlations were proposed which link initial physical characteristics of granular materials with line-fitting stress-dilatancy correlation parameters and stress-dilatancy relationship constants. Within the scope of this research, influence of dilatant behavior on the evaluation of shear band geometry at active failure state of granular backfills were also investigated. For this purpose, small-scale physical retaining wall model experiments were conducted in 1g conditions. Tests were applied on variant graded granular materials of distinct grain characteristics. Arching effects on shear band generation were eliminated by proper selection of model width. Failure surfaces were revealed by particle image velocimetry (PIV) method. Mechanical properties of tested soils were evaluated by positioning pressure sensors at vertical and horizontal walls of the physical model. Consequently, variance on the slip surface geometry and peak friction angles of granular materials which were composed of different grain size and shapes were investigated. Actual results were compared with existing empirical equations which proposed the coordinates of any point located on the failure surface of the backfill. It was revealed that physical grain characteristics have a considerable effect on the dilatancy of granular soils especially under high surcharge pressures. Hence, existing correlations were modified to take grain size and grain shape effects into account.
Benzer Tezler
- Effects of gradation, fines content and silt shape characteristics on static liquefaction of loose sands
Dane dağılımı, ince dane oranı ve silt dane şekil özelliklerinin kumdaki statik sıvılaşma davranışına etkisi
EHSAN ETMINAN
Doktora
İngilizce
2016
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYKUT ŞENOL
DOÇ. DR. MEHMET MURAT MONKUL
- Thermo-mechanical behavior of severely deformed titanium
Aşırı deforme titanyumun termo-mekanik davranışı
SEYEDVAHID SAJJADIFAR
Doktora
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNEY GÜVEN YAPICI
- Sıvılaşma analizi ve sıvılaşma sonucu oluşan yanal yayılma hesap yöntemlerinin karşılaştırılması
Liquefaction analysis and comparison of lateral spread calculation methods resulting from liquefaction
MERT ALTINDİŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYFER ERKEN
- Granüler zeminlerin yüksek eksenel basınç altındaki davranışı
One-dimensional high pressure compression of crushable granular soils
FARUK SEFİ
Doktora
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSAFFA AYŞEN LAV
- Kurağa dayanıklılıkları farklı ekmeklik buğday çeşitlerinin çiçeklenme sonrası kuraklık stresine kalite tepkisi
Quality response to drought stress after anthesis of bread wheat varieties differing in drought resistance
EDA ERDEM