Ankara kilinde şişme anizotropisinin araştırılması

Abstract

Simektit grubu kil minerallerince zengin olan ve şişme davranışı sergileyen Ankara kili yüzeyde ve sığ derinliklerde konuşlandırılmış yapılarda hasara neden olmaktadır. Bu nedenle, söz konusu kilin düşey ve yanal yönlerdeki şişme davranışının araştırılması mühendislik uygulamaları açısından önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Ankara kilinin ve neden olduğu yapısal hasarların tipik olarak gözlendiği Ankara kenti yerleşiminin güneybatısındaki bazı semtler örnekleme alanı olarak seçilmiş ve (a) yanal ve düşey yönlerdeki şişme basınçları ve yüzdeleri farklı laboratuvar teknikleriyle araştırılıp karşılaştırılmış, (b) kilin önkonsolidasyon basıncıyla şişme arasındaki ilişki ve (c) kilin mikro yapısının şişme anizotropisi (yönserliği) üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Seçilen alandan derlenen örsenlenmemiş örneklerin yanal ve düşey yöndeki şişme parametreleri (şişme basıncı ve şişme yüzdesi), klasik odometre deneyleri ve ince çeperli odometre halkası kullanılarak iki ayrı yöntemle belirlenmiştir. Deney sonuçlarına göre, her iki yöntemle belirlenen yanal ve düşey yöndeki şişme parametrelerinin birbirleriyle uyumlu olduğu görülmüş ve şişme basıncının ve yüzdesinin düşey yönde daha büyük olduğu saptanmıştır. Yanal ve düşey yönlerdeki şişme basınçlarının oranı (SR), ince çeperli odometre halkasıyla yapılan deneylere göre 0.34 ile 0.98, klasik odometre deneylerine göre ise 0.41 ile 1.10 arasında değişim göstermektedir. Ankara kilinin ön yükleme basıncının artmasına koşut olarak düşey yöndeki şişme basıncının ve şişme yüzdesinin arttığı belirlenmiş, buna karşın ön yükleme basıncı ile yanal yöndeki şişme parametreleri arasında anlamlı bir ilişkinin olmadığı görülmüştür. Taralamalı elektron mikroskobunda (SEM) incelenen örneklerde kil tanelerinin yatay ve/veya yataya yakın yapraklanma gösterdiği ve basamaklı yüzey-yüzey yapısına sahip oldukları belirlenmiştir. Yapraklanmanın yatay ve yataya yakın olmasının ön yükleme basıncından kaynaklanmış olabileceği sonucuna varılmış ve yapraklanma yönüne dik yöndeki düşey şişme parametrelerinin yanal yöndeki şişme parametrelerinden daha yüksek olduğu belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Ankara kili, ince çeperli odometre halkası, odometre deneyi, şişme basıncı, şişme anizotropisi, şişme yüzdesi

Ankara clay, which is rich in smectite group clay minerals and exhibits swelling behavior, causes damages to structures located at the surface and shallow depths. Due to this, investigation of its swelling behavior both in vertical and lateral directions has an importance in terms of engineering applications. In this study, an area located at the southwestern part of the city of Ankara, where the clay and damages to structures due to its swelling are typically observed, was selected as the sampling area, and (a) swelling pressures and percentages both in vertical and lateral directions were determined using different laboratory techniques and the results were compared, and (b) the relationship between preconsolidation pressure and its swelling and (c) the effect of its microstructure on swelling were investigated. Swelling pressures and swelling percentages of the undisturbed samples obtained from the selected site were determined by two different methods using classical odeometer test and thin-wall odeometer ring. Experimental results revealed that swelling parameters in both directions determined from both methods show a good agreement and the parameters obtained for vertical directions were greater than those determined in lateral direction. The ratio between the swelling pressures in lateral and vertical directions (SR) were found between 0.34 and 0.98, and 0.41 and 1.10 from thin wall odeometer ring and classical odeometer tests, respectively. It is also determined that the swelling pressure and percentage in vertical direction increases with an increase in preconsolidation pressure of the clay, while no meaningfull relationship exists between the preconsolidation pressure and swelling parameters measured in lateral direction. The SEM analyses carried out on undisturbed samples suggested that the clay grains show horizontal and/or nearly horizontal sheeting and have stepped face-to-face structure. It is concluded that horizontal or nearly horizontal sheeting is probably resulted from preconsolidation pressure and swelling parameters in vertical direction are greater than those in lateral direction.Key words: Ankara clay, odeometer test, swelling anisotropy, swelling pressure, swelling percent, thin wall odeometer ring