İnce daneli zeminlerin koni penetrasyonunda boşluk suyu basınçlarının sönümlenmesi

Abstract

Istanbul Kültür Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Inşaat Mühendisligi Anabilim Dali, Geoteknik Bilim Dal Programinda yüksek lisans tezi olarak hazirlanan bu çalşmanin amaci; ince daneli zeminlerde CPTU sönümlenme deneyi ile elde edilen boşluk suyu basinci sönümlenme egrilerinin COMSOL Multiphysics yazilimi yardimiyla Elsworth ve dig. (2006)'nin boşluk genleşmesi teorisine dayanarak modellenmesidir.Bu çalşmada, koni penetrasyon deneyi (CPT)'nin olumlu ve olumsuz yanlar, deneyin uygulanmasi, ölçümler sonucu elde edilen veriler ele alnmiştir. Esas olarak; CPTU sönümlenme deneyi incelenmiştir. Deneyin yaplşi, avantajlar, sönümlenmeyi etkileyen faktörler ve deneyden elde edilen zorlanma modülü(M), rijitlik indisi(Ir), konsolidasyon katsayisi(c) ve hidrolik iletkenlik(k) ayrntl olarak açklanmiştir.Arazi CPTU sönümlenme egrilerinin modellenmesi konusunda Elsworth ve dig. (2006)'nin önerdigi boşluk genleşmesi modeli kullanilmiştir. Bu modelde boşluk suyu basinci artişlar izotrop ve deviatörik gerilmelerin etkisinde drenajsiz kayma direnci Cu, kayma modülü G ve Skempton A parametresi ile tanimlanmaktadir.Zemin siniflarna göre farkl lk gösteren arazi sönümlenme egrileri üç tipe ayrlmiştir. Tip 1 sönümlenme egrisi çogunlukla siltli (ML, MI) ve kumlu (SM, SW-SM) zeminlerde görülmektedir. Tip 2 sönümlenme egrisi çogunlukla killi (CH, CL) zeminlerde karşimiza çkmaktadir; ancak nadiren de olsa siltli ve kumu zeminlerde de görülmektedir. Tip 3 sönümlenme egrisi ise siltli zeminlerde (ML, MI) karşimiza çkmaktadir. Bu egri tiplerine göre bofluk genleşmesi teorisine dayanarak COMSOL Multiphysics yazilimi ile analizler yapilmiştir. Tip 1 egrilerinde SM ve SW-SM kumlar difinda siltli olan zeminlerde arazi egrileri ile programin egrileri uyum göstermiştir. Tip 2 egrilerinde killi ve siltli olan örneklerde uyum yakalanmiştir ancak SM kumda uyum gözlenmemiştir. Tip 3 egrilerinde arazi ve program sonucu elde edilen egriler arasinda tam bir uyum gözlenmiştir. Analizler sonucu kumlu(SM, SW-SM) zeminler dişinda diger zemin siniflar nn sönümlenme egrisi tiplerinin (Tip 1, Tip 2, Tip 3) Elsworth ve dig., (2006)'nin boşluk genleşmesi modeli ile temsil edilebilecegi açklanmiştir.Anahtar kelimeler : CPT, CPTU, Sönümlenme, Boşluk Genleşmesi, COMSOL Multiphysics

This thesis discusses the procedures to model the process of the dissipation of excessporewater pressures induced by the penetration of a rigid object into fine grainedsoils during a cone penetrattin test (CPTU). The model is selected after the numericalsolutions proposed by Elsworth et al.(2006) using the cavity expansion theory.The numerical solutions are provided using the software COMSOL Multiphysics. Anintroduction for the applications of the cone penetration test(CPTU) quoting itsimplementation, advantages and disadvantages is given . A description of thedissipation test is made in detail whereby the constrained modulus(M), rigidity index(Ir), coeffficient of consolidation (c), and the coefficient of hydraulic conductivity (k)is provided.The dissipation curves obtained after the penetration of the cone is arrested havebeen modelled using the cavity expansion model proposed by Elsworth et al(2006).This model describes how the porewater pressures rise under the influence of theisotropic and deviatoric stresses induced by the penetration using the undrained shearstrength (cu), shear modulus(G) and the Skempton pore pressure parameter B.Three groups of dissipation curves have thus been identified. Curve Type 1 isobtained mostly for silts(ML,MI) and sandy soils (SM,SW-SM). Type 2 curvesappear for clays (CH,CL). Type 3 Curve is encountered in ML,MI silts. The curvesobtained from numerical analysis by COMSOL agree well with the Type 1dissipation curves for silts, whereas same agreement is not observed for SM,SW-SMsands. Agreement has been obtained for silty and clayey soils but not for SM sandsfor Type 2 curves. Almost perfect agreement was achieved for Type 3 curves bynumerical analysis and the field curves for all cases excepts sands. It was concludedthat apart from sandy soils, the dissipation curves can be modelled by the numericalmethods using the cavity expansion theory.Keywords : Cone penetration test, piezocone, cavity expansion, penetration,dissipation, COMSOL Multiphysics