A laboratory study of anisotropy in engineering properties of Ankara clay

Abstract

Zeminlerin mühendislik özelliklerinde görülen anizotropi, zeminin yapısal dokusunu oluşturan çökelme sürecine ve/veya zeminin geçmişte maruz kaldığı farklı yönlerdeki gerilmelere bağlı olarak gelişir. Bu çalışmada, ön konsolidasyona uğramış, katı ve fisürlü Ankara Kili'nin drenajsız kayma mukavemeti ve drenajlı sıkıştırılabilirlik özellikleri anizotropi yönünden incelenmiştir. Çukurambar-Balgat bölgesinde Konya Yolu boyunca çeşitli derin kazılardan alınan dikey ve yatay yöndeki örselenmemiş numuneler üzerinde, yapılan standart ödometre deneyleri ile sıkıştırılabilirlik özellikleri; büyük çaplı konsolidasyonsuz-drenajsız üç eksenli basınç deneyleri ile drenajsız kayma mukavemeti özellikleri belirlenmiştir. Alınan sonuçlara göre, Ankara Kili, 50 kPa ile 1600 kPa arasında değişen çeşitli basınç aralıklarında hacimsel sıkışma katsayısı yönünden 0.72-1.17 arasında değişen oranlarda, sıkıştırılabilirlik yönünden anizotropiktir. Öte yandan, Ankara Kili'nin drenajsız kayma mukavemetinin 0.87-1.19 arasında değişen oranlarda bir miktar anizotropik olduğu gözlenmesine karşın, aynı yöndeki numunelerde geniş bir dağılım gösteren sonuçlar elde edilmesi ve bunların diğer yöndeki sonuç aralıkları ile büyük oranda çakışması nedeni ile bu bölgede yer alan Ankara Kili'nin kayma mukavemeti yönünden pratik amaçlar için izotropik kabul edilebileceği sonucuna varılmıştır.

Anisotropy in engineering properties of soils occurs due to the depositional process forming the soil fabric and/or different directional stresses in soil history. This study investigates the anisotropy in undrained shear strength and drained compressibility of preconsolidated, stiff and fissured Ankara Clay. The compressibility behavior is determined using standard oedometer testing while the shear strength anisotropy is investigated through large diameter unconsolidated-undrained triaxial testing on undisturbed samples taken in vertical and horizontal directions from several deep excavation sites along the Konya Road in Çukurambar-Balgat Area, Ankara. According to the results achieved, Ankara Clay is slightly anisotropic in compressibility, with an anisotropy ratio between 0.72 and 1.17 in terms of coefficient of volume compressibility for several pressure ranges between 50 kPa and 1600 kPa. On the other hand, while a slight anisotropy in undrained shear strength at a ratio ranging between 0.87 and 1.19 in terms of deviator stress can be observed in Ankara Clay, considering the great variation in the test results of samples in same direction which mostly overlaps with the range of results obtained in the other direction, it has been concluded that the Ankara Clay located in this area can be regarded as isotropic in terms of shear strength for practical purposes.