Shear behavior of geosynthetic encased columns embedded in soft soils

Abstract

Bu çalışmada, taş kolonların ve geosentetik ile mantolanmış taş kolonların yumuşak zeminlerdeki, statik ve döngüsel kesme davranışları incelenmiştir. Daha önceki çalışmalarda geosentetik ile mantolanmış taş kolonların kesme davranışının yeterince araştırılmadığı görülmüştür. Bu çalışmalarda ölçek oranının dikkate alınmadığı ve diğer zemin koşullarının modellere yeterince aktarılmadığı görülmüştür. Kesme ve eğme nedenli göçmeler yaygın olmasına rağmen, ilgili araştırmaların azlığı, yeterli ve gerekli deneysel düzeneklerin ve modellerin olmaması, bu göçme modlarının yeni tanınması ile açıklanabilir. Bu çalışma, taş kolon ve geosentetik ile mantolanmış taş kolonların kesme davranışına odaklandığından, Birim Hücre Kesme Cihazı (BHKC) kullanılmıştır. İlk kez bu çalışmada BHKC geosentetikle mantolanmış taş kolonların ve taş kolonların kildeki kesme davranışını incelemekte kullanılmıştır. BHKC, narin ve model/prototip çap oranları yüksek (yaklaşık 1: 3.5) taş kolonlarla hazırlanmış birim hücreleri kesebilir. Bu çalışmada 5 tip birim hücre (kontrol amaçlı kil model birim hücresi, taş kolonla hazırlanmış birim hücre ve 3 farklı tipte geotekstil ile hazırlanmış geosentetik ile mantolanmış taş kolonlu birim hücre) kullanılmıştır. Bu birim hücrelerdeki taş kolonlar etrafındaki zemin 15 kPa, 25 kPa ve 35 kPa olmak üzere 3 farklı konsolidasyon yükünde hazırlanmıştır. Bütün bu birim hücreler 2 takım olarak hazırlanmış, statik ve döngüsel yükleme altında test edilmiştir. Deneyler sırasında yatay deplasman ve kesme yükleri kaydedilmiştir. Geosentetik ile mantolanmış taş kolonlu deneyler için, 3 seviyedeki gerinim değerleri alınmıştır. Hem statik hem de döngüsel kesme deneylerinde farklı deplasman değerlerindeki eşdeğer sürtünme açıları hesaplanmış, bu sayede farklı rijitlik değerlerine sahip geotekstiller kullanarak hazırlanmış geosentetik ile mantolanmış taş kolonların zemin iyileştirme kapasiteleri değerlendirilmiştir.

In this study, the static and cyclic shear behavior of ordinary and geosynthetic encased columns embedded in soft soils are investigated. In the former researches, it was seen that the shear behavior of geosynthetic encased columns were not studied sufficiently. In these few studies, the scale ratio is not considered, and the other field conditions are not represented in the models. Although the shear and bending failure mechanism are also common, the lack of research might be explained by the lack of sufficient and required experimental setups and models and by the newly recognition of these failure modes. Therefore this study was focused on the shear behavior of theordinary and geosynthetic encased columns and the Unit Cell Shear Device was used. This is the first time that UCSD is used to investigate the shear behavior of GECs and OSCs in clay. The Unit Cell Shear Device can shear unit cells prepared with stone columns that are slender and have relatively high model to prototype diameter ratios (approximately 1:3.5). 5 types of unit cells were used in this study, namely, benchmark unit cell, unit cell with ordinary stone column and the unit cells with encasements made by 3 different types of geotextiles. The surrounding soil in these unit cells were prepared in 3 different consolidation loads, namely 15 kPa, 25 kPa and 35 kPa. All these unit cells were prepared as 2 sets and they were tested under static and cyclic loading. During the experiments, horizontal displacement and shear loading readings were taken. For the experiments with geosynthetic encased columns, strain readings in 3 levels were, also, taken. The equivalent friction angles at different horizontal displacements for both static and cyclic shearing were calculated in order to evaluate the soil improvement capacity for geosynthetic encased columns using geotextiles with different stiffnesses.