Mikro ölçekte dane yöneliminin makro ölçekte zemin davranışına etkisi

Abstract

Zeminlerin fiziksel ve mekanik davranışının yöne göre değişimi anizotropi olarak tanımlanmaktadır. Zemin tabakalarının oluşumu esnasında danelerin yönelimi enerjilerini minimuma getirme eğilimindedir. Örtü ve yatay basıncı etkisi ile zeminlerde gerçekleşen düşey ve yatay yöndeki sıkışmalar farklılık arz edebilmektedir. Bu faktörlere ilaveten birçok faktörün etkisi ile zeminlerin sıkışma, dayanım, permeabilite gibi özellikleri yöne bağlı farklılık gösterebilmektedir. Bu çalışma kapsamında, dane şekli ve boyutlarının kumlu zeminlerin dayanım ve sıkışma potansiyeli üzerindeki etkisi deneysel bir çalışma programı ile araştırılmıştır. Çalışma kapsamında, doğal halde ağırlıkça bol miktarda yapraksı dane içerdiği bilinen Eski Gediz Nehri Deltası kumlu zeminleri kullanılmıştır. Yapraksı danelerin kumlu zeminlerin davranışları üzerindeki etkisi iki açıdan araştırılmıştır. (1) Yapraksı dane boyutunun (Lmika) kum dane boyutuna oranının (Dkum) davranış üzerindeki etkisi, (2) yapraksı danelerin kumlu zeminlerin anizotropik özelliklerine etkisi. Bu amaç için farklı Lmika/Dkum boyutlarında ve ağırlıkça farklı oranlarda kum-mika karışımları hazırlanmıştır. Mika danelerinin anizotropik davranış üzerindeki etkilerinin belirlenebilmesi için test numuneleri yatayla farklı açı yapan kesme kutusu hücrelerinde havadan yağmurlama ile oluşturulmuştur. Daha sonra kesme kutusu hücresi orijinal yatay konuma getirilerek deneyler yürütülmüştür. Çalışma sonunda yapraksı danelerin boy oranının dayanım ve sıkışma özellikleri üzerinde belirgin bir etkiye sahip olduğu gözlenmiştir. Benzer şekilde yapraksı mika dane içeren ve içermeyen kumlu zeminlerin anizotropik özellikleri arasında da belirgin farkların olduğu tespit edilmiştir.

The change of physical and mechanical behavior of soils according to direction is defined as anisotropy. During the formation of soil layers, the orientation of the grains tends to minimize their energy. Vertical and horizontal compressions in soils may have difference due to overburden and horizontal pressures. In addition to these factors, the properties of soils such as compression properties, strength and permeability may have differences depending on the direction, with the effect of many factors. In this study, the effect of grain shape and size on the strength and compression properties of sandy soils was investigated with an experimental study program. Within the scope of the study, the Old Gediz River Delta sandy soils which are known as in naturally contain abundant platy grains by weight were used. The effects of platy grains on the behavior of sandy soils has been investigated from two aspects. (1) The effect of size ratio of the mica grain (Lmica) to the sand grain size (Dsand) on the behavior, (2) the effect of the platy grains on the anisotropic properties of sandy soils. For this purpose, sand-mica mixtures in different Lmica/Dsand sizes and different mica contained specimens were prepared. In order to determine the effects of mica grains on anisotropic behavior, test specimens were prepared by air-pluviation method in shear box cells at different angles to the horizontal. Then, the shear box cell was placed to the original horizontal position and the shear box tests were carried out. At the end of the study, it was observed that the size ratio of the platy grains has a significant effect on the strength and compression properties. Similarly, it has been determined that there are significant differences between the anisotropic properties of sandy soils contain mica grains and without platy mica grains.