Killi zeminlerin zemin-su karakteristik eğrisi ile boşluk boyutu ilişkisi

Abstract

Bu çalışmada, doygun olmayan zeminlerin emme-su içeriği ilişkisini ifade eden zemin-su karakteristik eğrisi incelenmiştir. Bir dolgu sahasından gelen farklı fiziksel özelliklere sahip dört farklı killi zemin üzerinde çalışılmıştır. Laboratuvar çalışmaları kapsamında öncelikle zeminlerin fiziksel özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca doğal halleri üzerinde XRD ve XRF analizleri gerçekleştirilerek mineral ve kimyasal bileşenleri elde edilmiştir. Daha sonra zeminler üzerinde emme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Farklı başlangıç koşullarına sahip numuneler hazırlamak için konsolide etme ve sıkıştırma olmak üzere iki yöntem tercih edilmiştir. Konsolide numuneler 100 kPa düşey gerilme altında bulamaçtan konsolide edilerek hazırlanmıştır. Sıkıştırma yöntemi için ise Modifiye Proktor kullanılmıştır. Başlangıç su muhtevaları optimum ve optimum-ıslak olan numuneler elde edilmiştir. Elde edilen 12 farklı numune üzerinde filtre kağıdı yöntemi ve basınç plakası yöntemi kullanılarak zemin-su karakteristik eğrisi ölçümleri yapılmıştır. Literatürde yer alan zemin-su karakteristik eğrisi oluşturma yöntemleri kullanılarak üç farklı eğri modeli oluşturulmuştur. Eğri modelleri birbirleriyle karşılaştırılmış ve zeminlere ait deneysel sonuçlarla olan uyumları incelenmiştir. Ayrıca zemin-su karakteristik eğrisi-boşluk boyutu ilişkisini ortaya koyan bir model uygulanmıştır. Deneysel çalışma sonucunda, killi zeminlerin sahip oldukları fiziksel özelliklerin zemin-su karakteristik eğrisine olan etkisi ortaya konmuştur. Uygulanan iki farklı emme ölçüm/kontrol yönteminden elde edilen sonuçlar birbiriyle uyumlu bulunmuştur. Ayrıca farklı başlangıç koşullarında oluşturulan karakteristik eğriler killi zeminlere ait literatürle parallellik göstermiştir. Fredlund-Pham (2006) eğri oluşturma modelinin deney sonuçlarına en yakın eğriyi oluşturduğu belirlenmiştir. Lu-Likos (2004) boşluk boyutu-zemin su karakteristik eğrisi ilişkisi kullanılarak zeminlerin hâkim boşluk boyutu aralığı belirlenmiştir. Ayrıca boşluk boyutu ilişkisi üzerinden ani kılcal gerilme değişimi saptanmıştır.

In this study, the soil-water characteristic curve defining the relation of suction-water content of unsaturated soil was investigated. It was studied on four different clayey soils with different physical properties obtaining from an embankment area. Firstly, physical properties of soils were determined. XRD and XRF analyzes were also performed on their natural state to determine their mineral and chemical constituents. Suction tests were then carried out on the soils. In order to prepare samples with different initial conditions, two methods are preferred, consolidating and compacting. The consolidated samples were prepared from the slurry was consolidated under vertical stress of 100 kPa. Modified Proctor is used for the compaction method. Initial water contents of compacted samples were optimum and optimum-wet. Suction measurements and soil-water characteristic curve measurements were made on twelve different samples using filter paper method and pressure plate method. Three different curve models were created by using the soil-water characteristic curve-fitting methods in the literature. Fitting-curve models were compared with each other and their compatibility with the experimental results were investigated. In addition, a model which shows the relationship between the soil-water characteristic curve-pore size was shown. As a result of the study, the effect of the physical properties of the clayey soils on the soil-water characteristic curve was revealed. The results obtained from two different methods of suction measurement were found to be compatible with each other. In addition, the soil-water characteristic curves generated under different initial conditions were in parallel with the literature of clayey soils. It was determined that the Fredlund-Pham (2006) curve-fitting model produces the closest curve to the experimental results. The dominant pore size range of the soils was determined using the Lu-Likos (2004) pore size-soil water characteristic curve relationship. In addition, rapid capillary stress change was determined by using pore size relation.