Kalıcı kayma mukavemetinin laboratuvar deneyleri ile belirlenmesi

Abstract

Zeminlerde büyük yerdeğiştirmeler sonucunda ulaşılan sabit ve en düşük kayma gerilmesi değerine kalıcı kayma mukavemeti adı verilmektedir. Kalıcı mukavemetin erişildiği deformasyon seviyelerinde genellikle daneler arası bağ kopmasından dolayı kohezyon teriminin kaybolduğu ve kayma direncinin sadece sürtünme bileşeni tarafından kontrol edildiği bilinmektedir. Genel olarak kalıcı kayma mukavemetine mineralojik yapı, kesme hızı, efektif düşey gerilme, kil yüzdesi, ince dane oranı ve aktivite gibi parametreler etki etmektedir. Geoteknik Mühendisliğinde kalıcı kayma mukavemeti, yeniden harekete geçmiş olan şev kaymaların gözlendiği şev stabilitesi problemlerinde uzun süreli konsolidasyonlu ve drenajlı şartlarda yapılan stabilite tahkiklerinde kullanılmaktadır. Kalıcı kayma mukavemeti parametreleri laboratuvarda Halka Kesme Deneyi, Tekrarlı Kesme Kutusu Deneyi ve Üç Eksenli Basınç Deneyleri yardımıyla belirlenebilmektedir. Bu çalışmada farklı geoteknik özelliklere sahip ince daneli zeminlerin kalıcı kayma mukavemeti laboratuvarda farklı deney yöntemleriyle belirlenmiş ve kalıcı kayma mukavemetine etki eden faktörler incelenmiş, elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bu kapsamda konsolidometrelerde hazırlanmış numuneler üzerinde kalıcı kayma mukavemetini belirlemek için Halka Kesme, Tekrarlı Kesme Kutusu ve üç eksenli basınç deneyleri yapılmıştır. Numunelerin kalıcı kayma mukavemetinin belirlenmesi için en az üç farklı düşey gerilme altında halka kesme deneyi ve tekrarlı kesme kutusu deneyleri yapılmıştır. Bazı numuneler üzerinde konsolidasyonlu drenajlı şartlarda üç eksenli basınç deneyleri gerçekleştirilmiştir. Farklı deney yöntemleri sonucunda elde edilen kalıcı kayma mukavemeti parametreleri karşılaştırılmıştır. Kalıcı kayma mukavemetine kesme hızının etkisi, kalıcı kayma mukavemeti parametreleri ile kıvam limitlerinin ilişkisi, mineralojik yapının etkisi incelenmiştir. Ayrıca önceki çalışmalarda sınırlı düzeyde araştırma konusu yapılan aşırı konsolidasyon oranının kalıcı kayma mukavemeti üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Pratik amaçlar doğrultusunda kalıcı kayma mukavemetinin tahmin edilebilmesi maksadıyla zemin parametrelerine bağlı korelasyonlar geliştirilmiş, elde edilen sonuçlar önceki çalışmalarla karşılaştırılmıştır.

The minimum and the constant shear strength value, obtained after large displacements, is called as residual shear strength. The connection between the soil grains is broken after large displacements, so that the shear strength is controlled only by the frictional component. In general, the factors affecting on the residual shear strength could be counted as; mineralogical structure, shear rate, effective vertical stress, clay content, fine content and activity. The residual friction angle is especially used in slope stability problems in long-term stability checks of reactivated slope failures at consolidated and drained conditions. Residual shear strength parameters are determined with ring shear test, reversal direct shear test and triaxial tests in laboratory conditions. In this study, determination of residual shear strengths of fine grained soil samples having different geotechnical properties and the factors affecting on the residual shear strength have been studied. In this scope the ring shear test, reversal direct shear test and triaxial tests, which are known as the determination methods for residual shear strength, were conducted on the reconstitute samples in laboratory conditions. The ring shear tests and the reversal direct shear tests were conducted on minimum three different vertical stress levels. In some samples consolidated – drained triaxial test were also conducted. The residual shear strength parameters determined from different test methods are compared. The relationships of shear rate, consistency limits and the over consolidation ratio with the residual shear strength are investigated with parametric studies. Some correlations are developed with these parameters for some practical purposes. The results were compared with the studies given in the literature.