Kum-geomalzeme arayüzey davranışının deneysel araştırılması ve ayrık elemanlar yöntemi ile modellenmesi
Investigation of sand-geomaterial interface shear response using experimental and discrete element numerical analysis methods
- Tez No: 983594
- Danışmanlar: PROF. DR. SUAT AKBULUT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Geoteknik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, dane ve yüzey geometrisinin kum-geomalzeme arayüzey kayma davranışına etkileri deneysel ve sayısal analizler ile araştırılmıştır. Bu kapsamda, öncelikle arayüzey davranışı makro, mezo ve mikro olmak üzere üç ölçekte kavramsal olarak değerlendirilmiştir. Sonrasında, fraktal geometri kullanılarak arayüzey davranış parametreleri ile malzeme geometrileri arasında matematiksel korelasyonlar kurulmuştur. Kum için dane şekli ve boyutu, geomalzeme için ise yüzey pürüzlülük formu ve yüksekliği geometrik parametre olarak kullanılmıştır. Makro ölçekte arayüzey kesme kutusu deneyleri ile kayma direnci ve hacim değişimi parametreleri ölçülmüştür. Arayüzey kayma deneyleri süresince dijital görüntü işleme gerçekleştirmek amacıyla şeffaf arayüzey kesme kutusu geliştirilmiştir. Makro ölçek davranış için pik ve rezidüel dayanım ve genleşme açısı ölçülmüştür. Mezo ölçek davranış için dijital görüntü işleme analizlerinden sürtünme yüzdesi ve kayma bandı kalınlığı belirlenmiştir. Mikro ölçekte, dane şekli ve dane boyutu dağılımı, pürüzlülük formu ve yüksekliği parametreleri kullanılarak kum ve geomalzeme geometrilerinin arayüzeylerin mikro ölçekli davranışı üzerindeki birleşik etkileri ayrık elemanlar sayısal analiz yöntemi kullanılarak araştırılmıştır. Kontakların dağılımını nicel olarak tanımlamak için koordinasyon sayısı ve anizotropi parametreleri belirlenmiştir. Danelerin kinematik davranışı ise dane dönmesi parametresi ile tanımlanmıştır. Son olarak fraktal geometri kullanılarak dane şekli, dane boyutu dağılımı ve yüzey pürüzlülük yapısı parametreleri nicel olarak tanımlanmış, makro ve mikro ölçek arayüzey davranış parametreleri ile malzeme fraktal boyutları arasında matematiksel korelasyon kurulmuştur. Bu amaçla, arayüzey sürtünme açısı, koordinasyon sayısı ve temas anizotropisi ayrık elemanlar sayısal analiz yöntemi ile belirlenmiştir. Analiz sonuçları, arayüzey sürtünme açısının dane şeklinin ve yüzey pürüzlülüğünün artan fraktal boyutu ile arttığını göstermiştir. Ancak sürtünme açısı, derecelendirme fraktal boyutunun değişmesiyle çan eğrisi şeklinde bir dağılım göstermiştir. Temas kaybı oranı ve temas anizotropisi, fraktal boyutlardaki değişimlerle arayüzey sürtünme açısına benzer eğilimleri takip etmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the effects of particle and surface geometries on the interface shear response of sand-geomaterial were investigated by experimental and numerical analyses. In this context, firstly, the interface behavior was evaluated conceptually at three scales as macro, meso, and micro. Then, mathematical correlations were established between the interface response parameters and material geometries using fractal geometry. Particle shape and size were used for sand, and surface roughness form and height were used as geometric parameters for geomaterial. In macro scale, shear strength and volume change parameters were measured with interface shear box experiments. A transparent interface shear box was developed to perform digital image processing. Peak, residual strengths and dilation angle were measured for macro scale behavior. Sliding and shear band thickness were determined from digital image processing analyses for meso scale behavior. In micro scale, the combined effects of sand and geomaterial geometries on the microscale interface responses were investigated using particle shape, and size distribution, roughness form, and height parameters. Interface shear analyses were performed using discrete element numerical analyses. Coordination number and anisotropy parameters were determined to quantitatively describe the distribution of contacts. The kinematic behavior of the particles was described by the particle rotation parameter. Finally, using fractal geometry, particle shape, particle size distribution, and surface roughness structure parameters were quantitatively defined, and mathematical correlations were established between macro and micro scale interface parameters. For this purpose, interface friction angle, coordination number, and contact anisotropy were determined by discrete element numerical analysis method. Analysis results showed that interface friction angles increased with increasing fractal dimensions of particle shape and surface roughness. However, the friction angle showed a bell-shaped distribution with the change of gradation fractal dimension. Contact loss ratio and contact anisotropy follow similar trends to interface friction angle with changes in fractal dimensions.
Benzer Tezler
- Şanlıurfa-Harran ovası topraklarının ince kum mineralojisi ve bazı yaygın toprak serilerinin mikromorfolojisi
Başlık çevirisi yok
SABAHATTİN ŞAHAN
- Kemalpaşa ilçesinde bağ ve kiraz yetiştiriciliği yapılan toprakların bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerinin incelenmesi
A Study on the physical and chemical properties of the vine and cherrysoils in Kemalpaşa-İzmir
AYSU ACAR
