İri taneli zeminlerde direk kesme deneyi kullanarak kayma davranışının incelenmesi

Abstract

İri taneli zeminlerin mekanik özellikleri, laboratuvar deneylerinden direk kesme deneyi ile elde edilir. Ölçülen önemli parametrelerden biri, numunenin yenilme düzleminde mühim bir rol oynayan parçacıkların `iç sürtünme açısı` (ϕ) dır. Bu çalışmada, İstanbul'daki taş ocaklarından elde edilen zemin malzemeleri üzerinde sabit 0,5 mm/dakika kayma oranı kullanılarak toplam 120 deney yapılmıştır. Test edilen zemin parçacıkları 0,075 mm ila 8 mm arasında olmuştur. Numuneler, gevşek ve sıkıştırılmış zemin koşullarında 100 kPa, 200 kPa ve 300 kPa normal gerilmeler altında test edilmiştir. Direk kesme deney kutusu aparatı, ASTM D 3080 tarafından sağlanan şarta uygun olarak (100 mm x 100 mm x 45 mm) seçildi. Deneysel testler ince ve iri taneli zeminlerde yapılırmıştır. Test koşullarına göre spesifik deneyimin yokluğunda, ASTM-D 3080-11'e göre yanal yer değiştirme 10 mm kullandık. Bu çalışmada direk kesme deneyi ile numunenin iç sürtünme açısı karşılaştırıldı ve değerlendirildi. Granül malzemelerin kayma mukavemetinin partikül boyutuna, şekline, bağıl yoğunluğa ve dereceye bağlı olduğunu gözlenmiştir. Kırılmış granüler parçacıklar için hesaplanan iç sürtünme açısı (ϕ) değerleri önemli ölçüde yüksektir, bu da bu malzemelerin bolluğu ve yüksek sürtünme açıları nedeniyle kullanılabileceğini gösterir.

The mechanical properties of coarse-grained soils were obtained by the direct shear test in laboratory. One of the important measured parameters is the `internal friction angle` of the particles (ϕ), which plays a significant role on shear failure plane of the specimen. In this study, totally 120 tests were performed on soil materials acquired from quarries in Istanbul by using a fixed shearing rate of 0.5 mm/min. The tested soil particle sizes were between 0.075 mm and 8 mm. The specimens were tested under 100 kPa, 200 kPa, and 300 kPa of normal stresses in loose and compacted soil conditions. The direct shear test box apparatus was chosen as (100 mm by 100 mm by 45 mm), which was consistent with the requirements provided by ASTM D3080. The experimental tests are conducted on granular soils of fine and coarse grain sizes. In the absence of specific experience relative to the test conditions, we used lateral displacement 10 mm according to ASTM-D3080-11. In this research by the direct shear test, the internal friction angle of the specimen was compared and evaluated. It was observed that shear strength of granular materials depends on the particle size, shape, relative density and gradation. For crushed granular particles, calculated ϕ values are significantly high which indicates that these materials can be used due to their abundance and high friction angles in most of the cases.