Zeminlerin Kalıcı Kayma Mukavemetinin Halka Kesme Deneyi İle Belirlenmesi

Abstract

Zeminlerde, deformasyonla değişmeyen ve sabit olarak kalan en küçük kayma gerilmesinin değerine kalıcı mukavemet adı verilmektedir. Belirli bir deney türü için; minerolojik yapı, efektif normal gerilme seviyesi ve kesme hızı zeminlerin kalıcı mukavemetlerini etkileyen başlıca faktörlerdir. Halka kesme ve tekrarlı kesme kutusu deneyleri, zeminlerin kalıcı kayma mukavemetlerini belirlemede en yaygın olarak kullanılan deney yöntemleridir. Halka kesme deneyi, tek yönde büyük kayma yerdeğiştirmelerine izin vermesi ve genellikle kohezyonlu zeminlerde görülen dairesel şev kaymalarını modellemesi açısından, tekrarlı kesme kutusu deneyinden daha güvenilirdir. Bu çalışmada, zeminlerin kalıcı mukavemet parametrelerini belirlemek için plastisite indisleri ve kil yüzdeleri farklı, standart Proctor sıkılığında hazırlanmış numunler üzerinde üç değişik normal gerilme altında halka kesme deneyleri yapılmıştır. Deneyler beş farklı kesme hızında tekrarlanarak kesme hızının kalıcı mukavemete etkisi incelenmiştir. Aynı numunler üzerinde ve aynı gerilmeler altında tekrarlı kesme kutusu deneyleri de yapılmış ve elde edilen sonuçlar halka kesme deneyi sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, halka kesme deneyleri ile bulunan kalıcı mukavemet açısının artan hız ile birlikte azaldığı, kil yüzdesinin veya plastisite indisinin kalıcı mukavemet açısı üzerinde kesme hızından daha etkili olduğu ve tekrarlı kesme kutusu deneyinden elde edilen kalıcı mukavemet açısının halka kesme deneyinden bulunan değerden daha yüksek olduğu görülmüştür.

Residual strength of soils is the minimum and constant value of shear strength attained at large shear displacements. Mineralogy, effective normal stress and shear displacement rate are the main factors affecting residual strength for a given test type. Ring shear test and reversal direct shear test are widely used methods to determine the residual strength parameters. The ring shear test is more reliable than the shear box because of its suitability for large displacement conditions and analogy of its shearing mechanism to rotational landslide movement. In this study, ring shear tests were carried out on soil samples having different clay fractions and plasticity indexes to determine the residual strength parameters. Soil samples were prepared in standard Proctor density and tests were performed under three different vertical stresses. The tests were conducted five different shearing rates in order to investigate the displacement rate effect on residual strength. Additionally, reversal direct shear tests were performed on identical samples under same vertical stresses and the results obtained from these tests were compared with the ring shear test results. The ring shear test results show that residual friction angle decreases with increasing shearing rate and that clay fraction or plasticity index has a greater influence on residual strength than the shearing rate. It has also been observed that the residual friction angle obtained by reversal shear box test is greater than the one obtained by ring shear test.