Sıkıştırılmış zeminlerde donma-çözülme olayının deneysel incelenmesi
Tez Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tez Danışmanı: Recep İyisan
Tezin Onay Tarihi: 2014
Tezin Dili: Türkçe
Desteklendiği Program: Öğretim Üyesi Yetiştirme Programı (ÖYP)
Özet:
Soğuk iklim koşullarının hâkim olduğu bölgelerdeki zeminler, mevsimsel sıcaklık
farklılıklarından dolayı yılda birkaç kez donma-çözülmeye maruz kalmaktadır.
Zeminler donma-çözülme etkisi altında yapısal olarak değişime uğradıkları için
fiziksel ve mekanik özelliklerinde de değişimler meydana gelmektedir. Bu
değişimler iklim şartlarına, zemin türüne ve özelliklerine göre farklılık
göstermektedir. Yani zeminlerde donma-çözülme sonrası oluşacak fiziksel ve
mekanik özelliklerin zemin mühendisliği ve yol muhendisliği açısından önemi
büyüktür. Bu yüzden soğuk iklim bölgelerinde yapılan mühendislik tasarımlarında
donma-çözülmenin zemin üzerindeki etkileri dikkate alınmalıdır. Donma olayının
gerçekleşmesi ve donma-çözülmenin önemli değişimler meydana getirmesi için
zeminin donmaya karşı hassas olması, zemin ortamında yeterli su bulunması ve
ortamın donma sıcaklığında olması gerekmektedir. Ayrıca zeminlerde donma olayı
esnasında hacimsel olarak artıştan dolayı donma kabarması meydana gelmektedir.
Zeminlerde donma kabarması zemin cinsi, dane dağılımı, minerolojik yapısı, ince
dane oranı, ortamdaki su miktarı, sürşarj yükü ve sıcaklık gibi birçok faktörden
etkilenmektedir. Donma kabarması hem laboratuvar hemde arazide yapılan deneyler
ile belirlenebilmektedir. Donma kabarması laboratuvarda yapılan donma-çözülme
deneyi ile incelenmekte ve bu deneylerle zeminlerin donmaya karşı hassas olup
olmadığı belirlenmektedir. Zeminlerin donmaya karşı hassaslığının belirlenmesi için
birçok sınıflandırma yöntemi geliştirilmiştir.
Bu çalışmada sıkıştırılmış 20 adet zemin numunesinin donmaya karşı hassaslığını
belirlemek için farklı geoteknik özelliklere sahip numuneler üzerinde donmaçözülme deneyleri ve donma-çözülme sonrası numuneler üzerinde CBR deneyi
yapılmıştır. Deneyler sonucunda belirlenen donma kabarma hızları ile zeminin
endeks özellikleri arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Pratik amaçlar doğrultusunda
donma kabarma hızını, likit limit, plastik limit, plastisite indisi, deney sonu su
muhtevası, maksimum kuru birim hacim ağırlık, optimum su muhtevası, boşluk oranı
ve poroziteye bağlı olarak tahmin edebilmek için korelasyon bağıntıları
geliştirilmiştir. Bu amaçla farklı numuneler üzerinde yapılan donma-çözülme deneyi
sonucunda belirlenen donma kabarmasının artan deney sonu su muhtevasının likit
limite oranı ile artığı gözlenmiştir. Ayrıca düşük ve yüksek plastisiteli diye iki ayrı
gruba göre belirlenen donma kabarma hızları ile maksimum kuru birim hacim
ağırlık, optimum su muhtevası ve boşluk oranı arasındaki ilişki incelenmiş ve sonuç
olarak maksimum kuru birim hacim ağırlık artıkça donma kabarma hızlarının
düştüğü ancak optimum su muhtevası ve boşluk oranı değerlerinin artması
durumunda ise donma kabarma hızlarının arttığı belirlenmiştir.
xxii
Donma-çözülme deneyi sonucunda elde edilen donma kabarma hızı değeri ile artan
likit limit, plastik limit ve plastisite indisi arasında bir ilişki belirlenememiş ve sonuç
olarak donma kabarma hızının daha çok siltli numunelerde daha yüksek değerlere
ulaştığı belirlenmiştir.
Bu çalışma kapsamında zemin numunelerinin donma-çözülme sonrası davranışı
belirlemek için numuneler üzerinde donma-çözülme öncesi ve sonrası CBR deneyi
yapılarak sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca doygun halde hazırlanan numuneler
üzerinde donma-çözülme sonrası CBR deneyi yapılarak doygun durumdaki sonuçlar
ile doygun olmayan durumdaki sonuçlar karşılaştırılmıştır. CBR deneyleri sonucunda
sırasıyla donma-çözülme öncesi, donma-çözülme sonrası ve doygun halde donmaçözülme sonrası CBR değerlerinin azaldığı belirlenmiştir. Donma-çözülme öncesi ve
sonrasına göre belirlenen CBR değerlerindeki değişim miktarları ile zemin
numunelerinin likit limit, plastik limit, plastisite indisi ve optimum su muhtevası gibi
özellikleri arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Sonuç olarak CBR değerlerindeki
değişim miktarları artan likit limit, plastik limit, plastisite indisi ve optimum su
muhtevası ile artmıştır.