Oltu (Erzurum) killerinin bariyer olarak kullanımında geoteknik özelliklerinin iyileştirilmesi

Abstract

ÖZET Doktora Tezi OLTU (ERZURUM) KİLLERİNİN BARİYER OLARAK KULLANIMINDA GEOTEKNİK ÖZELLİKLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ Ekrem KALKAN Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği (Geoteknik) Anabilim Dalı Danışman: Yrd. Doç. Dr. M. Salih BAYRAKTUTAN Erzurum'un yaklaşık 100 km kuzey doğusundaki Oltu kil yatakları, farklı jeolojik dönemlerde oluşmuş Oligosen yaşlı iki ayrı kırıntılı sedimanter istif içerisinde yer almaktadır. Oltu killerinin geoteknik özellikleri arazi ve laboratuar çalışmalarıyla belirlenmiştir. XRD analizlerinde daha çok montmorillonit ve kaolinit türü kil mineralleri tespit edilmiştir. Yüksek plastisiteli kil ve süt grubunda yer alan killi zeminler kıvam indisine göre çok sert, serbest basınç mukavemetine göre ise sert ve çok sert zemin olarak sınıflandırılmıştır. Aşın konsolide olmuş kil tabakaları sert, sıkı dokuludur. Ayrıca zayıf çimentolu çamurtaşı özelliğine sahiptir. Bu malzemenin oluşturduğu zemin, kil içeriği ve mineral türünden kaynaklanan yüksek şişme potansiyeli nedeni ile yapılaşma açısından olumsuz nitelikler göstermektedir. Çevre geotekniği uygulamalarında bu killer yeraltı suyu veya kirletici hareketlerim önlemek için bariyer olarak kullanılabilirlik kriterlerini karşılamaktadır. Yapı temelleri için temel zemini ve atık depolarında şilte olarak kullanıldıklarında, bu killer sahip oldukları yüksek şişme potansiyeli nedeniyle stabilite problemlerine yol açmaktadır. Stabilize problemlerinin giderilmesi için silis dumanı katkı maddesi olarak kullanılarak, killerin geoteknik özelliklerinin iyileştirilmesi araştırılmıştır. Bu amaçla yapılan deneysel çalışmada silis dumanı katkılı kil örneklerin şişme basıncı ve geçirimlilik özellikleri önemli ölçüde düşerken, kayma dayanımı artmıştır. Yine silis dumanı katkılı kil örneklerinde çok daha az kuruma çatlakları meydana gelmiştir. Çalışma sonucunda Oltu killerinin çevre geotekniğinde geçirimsiz şilte ve düşey bariyer olarak kullanılabilirlikleri tespit edilmiştir. Ayrıca kil zeminler ve kil şiltelerin iyileştirilmesinde kullanılabilecek alternatif bir katkı maddesi önerilerek, silis dumanlı yeni bir katkılı kil şilte türü geliştirilmiştir. 2003, 135 sayfa Anahtar Kelimeler: Jeoloji, geoteknik özellik, kil şilte, katkılı kil şilte, silis dumanı i

ABSTRACT Ph.D. Thesis THE IMPROVEMENT of THE GEOTECHNICAL PROPERTIES of OLTU (ERZURUM) CLAYEY DEPOSITS for USING THEM as BARRIERS Ekrem KALKAN Atatürk University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Civil Engineering (Geotechnique) Supervisor: Asistant Prof. Dr. M. Salih B AYRAKTUTAN Oltu clayey deposits, about 100 km northeast of Erzurum, are located in two clastic sedimentary sequences formed during different time intervals in Oligocene. Geotechnical properties of Oltu Clays were determined by field and laboratory tests. In XRD analysis, mostly montmorillonite and kaolinite type of clay minerals were determined. Clayey soil formed by high plasticity silt and clay has been classified as very stiff ground depending on consistency index, and stiff and very stiff soil depending on unconfined compressional strength. Clayey bed formed by overconsolidated clay material is of stiff, fine, and tight texture. It also has the characteristics of weak- cemented mudstone. The ground formed by this material is not convenient for structures, because of high swelling potential resulted from its mineral type and clay content. In environmental geotechnical projects, these deposits revealed proper criteria of application as barriers to prevent ground water and pollutant migrations. When used as ground for foundations and liners in solid waste landfills, these deposits cause stability problems because of high their high swelling potential. To overcome these problems, the improvement of the geotechnical properties of clays were investigated by using silica fume as the additive agent. In the experiments performed for this purpose, shear strength of clayey samples with silica fume increased while swelling pressure and permeability reduced in considerable amount. Also, much more drying-cracks formed at samples with silica fume. As a result of the study, it was determined that Oltu clays can be used as impermeable liners and vertical barriers, in environmental geotechnical applications. In addition, by supposing an alternative additive agent that can be used in the improvement of clay soils and clay liners, a new type of additive clay liner with silica fume was developed. 2003, 135 pages Keywords: Geology, geotechnical property, clay liner, additive clay liner, silica fume ii