İnce daneli zeminlerde deplasmana bağlı mukavemet kaybının aşırı konsolidasyon oranı ve gerilme seviyesine göre değişimi

Abstract

Dış yükler ve doğal süreçlerin etkisiyle zeminlerin maruz kaldıkları gerilmeler zemin kitlesinde şekil değiştirmelere neden olmaktadır. Zemin ortamında oluşan kayma gerilmeleri ise zeminin kendi direncine ulaştığı ya da aştığı zaman kırılma (göçme) meydana gelmektedir. Kayma mukavemeti ise zeminin dayanabileceği en büyük kayma gerilmesi olarak adlandırılmaktadır. Bu kavram ise stabilite (denge) ve deformasyon problemlerinin çözümü için önem arz etmektedir. Kayma mukavemeti kavramı deformasyon seviyesiyle ilişkilidir. İleri deformasyon seviyelerinde erişilen ve danelerin kesme yüzeyine paralel olarak yönlendiği durumda kalıcı kayma mukavemeti olarak adlandırılan sabit bir mukavemet değeri gözlenmektedir. Erişilen yüksek deformasyonla birlikte daneler arasındaki bağlar kopmakta ya da sıfıra yaklaşmakta dolayısıyla mukavemet danelerin sürtünmesiyle elde edilmektedir. Özellikle kil içeriği yüksek aşırı konsolide zeminlerin hâkim birim olarak yer aldığı şevlerin stabilite analizlerinde kalıcı mukavemet kavramı önemlidir. Laboratuvarda, kullanım olarak yaygın olan ve yüksek deformasyon seviyelerine erişilebilen bir yöntem olan Tekrarlı Kesme Kutusu Deneyi ile kalıcı kayma mukavemeti belirlenebilmektedir. Genel manada, kalıcı kayma mukavemeti mineroloji, kesme hızı ve gerilme seviyesinden etkilenmektedir. Literatürde etkisi çeşitli araştırmalara konu olmuş aşırı konsolidasyon oranı ise kalıcı mukavemeti belirgin bir etkilememekle birlikte pik mukavemeti büyük bir ölçüde etkilemektedir. Bu durumda pik ve kalıcı mukavemet arasında ciddi bir fark söz konusu olmaktadır. Bu çalışma kapsamında farklı kıvam özelliklerine sahip ince daneli zeminler standart bir numune hazırlama metodu kullanılarak belirli aşırı konsolidasyon oranlarında (1, 2, 3, 5, 7 ve 10) hazırlanmıştır. Konsolidasyon aşamasının ardından hedef aşırı konsolidasyon oranlarında hazırlanan numuneler üzerinde 50 kPa, 100 kPa ve 200 kPa gerilme altında Tekrarlı Kesme Kutusu deneyleri yapılmıştır. Numunelerin pik ve kalıcı mukavemetleri arasındaki fark/oran ile sekant açılarının aşırı konsolidasyon oranı ve gerilme seviyesine göre değişimi incelenmiştir. Zeminin kıvam limitleri ile sekant açıları ve mukavemet oranları ilişkilendirilerek pratik olarak kullanılabilecek çeşitli korelasyonlar elde edilmiştir. Sayısal analizlerle regresyon bağıntıları elde edilmiş ve farklı değişkenler arasındaki ilişkiler belirlenmiştir.