Zeminlerin şişme özelliklerine etkiyen temel parametrelerin belirlenmesi ve modellenmesi

Abstract

ÖZETDoktora TeziZEMİNLERİN ŞİŞME ÖZELLİKLERİNE ETKİYEN TEMELPARAMETRELERİN BELİRLENMESİ VE MODELLENMESİSoner UZUNDURUKANSüleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsüİnşaat Mühendisliği AnabilimDalıJuri: Prof. Dr. Aziz ERTUNÇProf. Dr. S. Nilay KESKİN (Danışman)Prof. Dr. M. Erol KESKİNDoç. Dr. M. Hilmi ACARYrd. Doç. Dr. Serdal TERZİŞişen zeminlerin ıslanma-kuruma etkilerine maruz kalması sonucunda, üniformolmayan şişme-büzülme deformasyonları meydana gelmektedir. Bu deformasyonlar,bu tür zeminler üzerine oturan çeşitli mühendislik yapılarında, önemli hasarlara nedenolmaktadır. Şişme-büzülme karakteristiklerinin uygun deneylerle belirlenmesi, gerekliönlemlerin alınması ve uygun temel sisteminin seçilmesi ile bu zemin problemininetkilerini en aza indirmek mümkündür. Bununla birlikte, özellikle ülkemiz gibigelişmekte olan ülkelerde, önemli bir zemin problemi olarak ortaya çıkan şişen zemindavranışı ve zemin-yapı etkileşimi, projelendirme ve uygulama aşamalarında, genelliklegöz ardı edilmektedir.Bu tez çalışmasında, killerin şişme davranışı üzerinde etkisi bulunan parametrelerincelenmiş ve çalışmada elde edilen deneysel verilere bağlı olarak modellemeçalışmaları yürütülmüştür. Bu kapsamda; Ankara, Burdur ve Kütahya yörelerindenalınan doğal zemin numuneleri kullanılmıştır. Ayrıca doğal zeminlerden bazılarınabelirli oranlarda bentonit ilave edilerek yeni numuneler hazırlanmıştır.Öncelikle, zeminlerin bazı fiziksel, kimyasal ve mineralojik özellikleri ile farklıbaşlangıç koşullarındaki emme ve şişme karakteristikleri belirlenmiştir. Şişme yüzdesive şişme basıncı deneylerinde ödometre deney ekipmanı kullanılmış; emmebasınçlarının ölçülmesinde saykrometre tekniğinden yararlanılmıştır. Zeminnumunelerinin mineralojik karakteristikleri, X-ray difraksiyon (kırınım) analizleriyapılarak elde edilmiştir. Ayrıca, serbest şişme indisi, katyon değiştirme kapasitesi gibibazı kimyasal ve fiziksel özelikleri belirlenmiştir. Elde edilen veriler, uyarlanabilir sinirağına dayalı bulanık çıkarım sistemi (ANFIS) ile değerlendirilerek, zeminlerin emme veşişme davranışları modellenmeye çalışılmıştır. Modelleme çalışmalarının sonunda,ANFIS yönteminin, şişme yüzdesi, şişme basıncı ve emme basıncı tahminlerindeoldukça uyumlu sonuçlar verdiği gözlenmiştir.

ABSTRACTPh.D. ThesisDETERMINING AND MODELLING OF PRINCIPAL PARAMETERSAFFECTING SWELLING PROPERTIES OF SOILSSoner UZUNDURUKANSuleyman Demirel University Graduate School of Applied and Natural SciencesCivil Engineering DepartmentThesis Committee: Prof. Dr. Aziz ERTUNÇProf. Dr. S. Nilay KESKİN (Supervisor)Prof. Dr. M. Erol KESKİNAssoc. Prof. Dr. M. Hilmi ACARAsst. Prof. Dr. Serdal TERZİNon-uniform swelling-shrinkage deformations in expansive soils are observed as aresult of climatic wetting - drying cycles. These deformations cause some significantdamages in engineering structures founded on expansive soils. It is possible tominimize the effects of the swelling problems by conducting appropriate tests fordetermining the swelling-shrinkage properties, taking necessary cautions anddesigning suitable foundation systems. However, it is a fact for developing countriessuch as Turkiye that, expansive soil behaviour and soil structure interaction are notconsidered in the design and application stage.In the present dissertation, the parameters affecting the clays swelling areinvestigated and a modelling study is pursued related with the obtained experimentalresults. In this content the samples from Ankara, Burdur and Kutahya are used.Besides, with adding bentonite in particular proportion to some of these samples,new samples are prepared.First, physical, chemical, mineralogical properties and suction-swellingcharacteristics at different initial conditions of soils are determined. Odometer testequipment is used for swelling percentage and swelling pressure tests. For totalsuction measurement the Psychrometer technique is applied. To determine themineralogical characteristics of soil samples, X-Ray diffraction analyses are carriedout. Some chemical and physical properties of soils such as free swelling index andcation exchange capacity are determined. The obtained results are evaluated withadaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS) methodology, suction and swellingbehaviour of soils is modelled. As a result of this modelling study, ANFISmethodology give good results fitting with experimental results for estimating swellpercent, swelling pressure and suction.Key Words: Expansive soils, suction, swelling pressure, swell percent, ANFIS.2006, 185 pagesv