Killi zeminlerin şişme ve emme özelliklerinin belirlenmesinde bulanık model (fuzzy logic) yaklaşımı

Abstract

m ÖZET Geoteknik Mühendisliğinde, özellikle doygun olmayan killi zeminlerde görülebilen yüksek şişme potansiyeli ve onu etkileyen en önemli parametrelerden biri olan emme kapasitesi, önemli bir mühendislik problemidir. Su muhtevasının artmasıyla, büyük hacim değişimi gösterebilen killer, özellikle sıkıştırılmış zeminlerin kullanıldığı mühendislik yapılarında önemli problemlere neden olmaktadır. Bu tür zeminlerle ilgili mühendislik uygulamalarında emme kapasitesi ve şişme basıncının önceden belirlenmesi ve bunlara etkiyen faktörlerin bir arada düşünülmesi gerekmektedir. Böylece gereken önlemlerin alınması, uygun temel sisteminin seçilmesi ve oluşabilecek hasarların en aza indirilmesi mümkün olacaktır. Yapılan çalışmaların çoğunda, arazi ve laboratuvar deneyleri yapılarak emme ve şişme problemi ayrı ayrı incelenmiş, değişik amprik bağıntılar verilmiştir. Belirsizliklerin hakim olduğu problemlerin çözümünde uygulanan bulanık mantık metodu, son yıllarda geoteknik problemlerin çözümünde de kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada, sıkıştırılmış killerin emme kapasitelerinin ve şişme basınçlarının bulanık mantık yöntemi kullanılarak tahmin edilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, çalışmanın ilk kısmında farklı plastisite indisine sahip killer kullanılarak, plastisite indisinin, kuru birim hacim ağırlığın ve başlangıç su muhtevasının emme kapasitesi ve şişme basıncı üzerindeki etkisi dikkate alınmıştır. Bu faktörlerin etkilerinin görülebilmesi için çalışmada sıkıştırılmış kil zemin numuneleri kullanılmıştır. Bu amaçla, farklı plastisite indisine sahip kil numuneleri, farklı kuru birim hacim ağırlıkta, farklı başlangıç su muhtevasında olacak şekilde kompaksiyon yöntemiyle hazırlanmışlardır. Bu numuneler üzerinde ödometre deney sistemi kullanılarak emme kapasitesi, serbest şişme ve sabit deformasyonlu şişme deneyleri yapılmıştır. İkinci aşamada, emme kapasitesinin ve şişme basıncının bulanık mantık yöntemiyle belirlenmesi hedeflenmiştir. Girdi olarak düşünülen, plastisite indisi, kuru birim hacim ağırlık ve başlangıç su muhtevası değerleri bulanık alt kümelere ayrılmıştır. Çıktı olarak ise, emme kapasitesi ve sabit deformasyonlu şişme basınçtan dikkate alınmış ve bulanık alt kümelere ayrılmıştır. Daha sonra bulanık kurallar oluşturulmuş ve Fortran 5.1 programlama dilinde bu kurallar yazılmıştır. Sonuçta, bulanık mantık metoduyla emme kapasiteleri ve sabit deformasyonlu şişme basınçları tahmin edilmiştir. Deneylerden elde edilen sonuçlarla, bulanık mantık yönteminden tahmin edilen değerler karşılaştırılmış ve uyumlu oldukları gösterilmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Doygun olmayan zeminler, sıkıştırılmış killer, emme, şişme, bulanık mantık.

IV ABSTRACT In geotechnical engineering, high swelling potential and suction capacity affected an important parameter on swelling are an important engineering problem at an unsaturated soils. With increasing water content, clays that is could show high volume change cause important problems at engineering structure that is used compacted soil, essentially. In engineering practice concerned with such soils, it must be needed that suction capacity and swelling pressure are determined at first and effected factors of these are considered together. Thus, it will be possible that taken measures, choose suitable foundation system and reduced damages. In literature, suction capacity and swelling pressure are examined with madding in-situ and laboratory tests and different empirical equations are presented. Fuzzy logic method that used solution of fuzziness problem also has been begun to use in geotechnical problems at recently. In this study, it is aimed that suction capacity and swelling pressure of compacted clays are predicted with using fuzzy logic method. With this aimed, clay samples with different plasticity index have been used and it has noticed effecting plasticity index, dry density and initial water content in suction capacity and swelling pressure. In order to be appearing these effects, compacted clay samples are also used in this study. For this aim, clay samples with different plasticity index are prepared by compaction method at different dry density and different initial water content. Suction capacity, free swelling and constant volume swelling tests are made on these samples with using eodometer test equipment. In second stage, it is aimed that suction capacity and swelling pressure can be determined with fuzzy logic method. Plasticity index, dry density and initial water content that determined in inputs are parted fuzzy subsets. Suction capacity and swelling pressure are considered as outputs and parted fuzzy subsets. Then, fuzzy rules are built and these rules are written in Fortran 5.1. Finally, suction capacities and swelling pressure are predicted using Fuzzy logic method. It is shown that there is a good agreement with the result of tests determined and the results of fuzzy logic method. KEY WORDS: Unsaturated soils, compacted clays, suction, swelling, fuzzy logic.