Sıvılaşma potansiyelinin belirlenmesinde koni penetrasyon deneyi (CPT) sönümlenme yönteminin uygulanması

Abstract

ÖZET Bu araştırma programı deprem titreşimlerinden olumsuz etkilenen batık, ince daneli zeminlerde belirmesi olası çevrimsel hareketlenme ve sıvılaşma sonucu yenilmelerin fiziksel özellikler veya laboratuvar deneyleri ile ölçümü yerine arazide (in situ) hızlı ve güvenilir ölçümle tahmin edilmesine yönelik olarak başlatılmıştır. Bu çalışma kapsamında Adapazarı zeminlerinde 50 ayrı noktada sondaj ve sondalama çalışması gerçekleştirilmiştir. Söz konusu sitelere ait numuneler laboratuvarda denenmiş ve büro çalışmalarıyla veriler değerlendirilmiştir. Drenajsız koşullarda zemine itilen rijit bir sonda çevresinde oluşan fazla boşluk suyu basınçları (uw) itme durdurulduğunda sönümlenmeğe başlamaktadır. Bu sönümlenmenin zamana karşı eğrisi çizildiğinde, bu eğrinin laboratuvarda icra edilen bir boyutlu konsolidasyon deneyinden gelen eğrilerle benzeştiği, bunların değerlendirilmesiyle zeminin sıvılaşma duyarlılığının tahmin edilebileceği düşünülmüştür. Arazide profili ve özellikleri sondajla tesbit edilmiş zeminlerde paralel olarak yürütülmüş piyezo-koni penetrasyon deneyi (CPTU) verileri karşılaştırmalı değerlendirilerek amaca yönelinmiştir. Buna göre, koni ucu ve sırtına yerleştirilen piyezometre sönümlenme okumalarının (uw-t) altı farklı tipte eğri ile temsil edilebileceği, bu eğrilerin de laboratuvar ödometre ve hidrolik hücre eğrileri ile yakın benzerlik gösterdiği (4 tip eğri) gözlenmiştir. Adapazarı Kriteri’ nin kullanımı ile fiziksel özelliklerinden sıvılaşır/sıvılaşmaz yargısı yapılan zeminlerin uw-t eğrileri karşılaştırılmıştır. Sonuçlar sönümlenme eğrilerinin kullanımı ile siltlerde sıvılaşabilirliğin tahmin edilebileceği yolunda ümit verici olmuştur. Böylece, şimdiye kadar konsolidasyon katsayısı-hidrolik iletkenlik ölçümünde kullanılmış CPTU sönümlenme eğrilerinin sıvılaşma, hatta çevrimsel hareketlenme’nin teşhisinde de işlev kazanması olasılık kazanmıştır. Sıvılaşma potansiyeli yüksek ML zeminler yanında, CL killerin de sıvılaşma potansiyeli bulunduğu; sıvılaşabilir ML siltlerde sönümlenmenin Tip-1 eğrilerin egemen ve sıvılaşma limitinin t90125 s’ de belirdiği yapılmış saptamalar arasındadır. Anahtar sözcükler: İnşaat mühendisliği, geoteknik, deprem, Adapazarı, silt, kil, zemin yenilmesi, kum etki faktörü, sıvılaşma, çevrimsel hareketlilik, koni penetrasyon deneyi, CPTU, piyezokoni, boşluk suyu basıncı, sönümlenme, konsolidasyon, Casagrande, Taylor, hidrolik hücre, Rowe, ödometre, kalibrasyon silindiri, curve fitting, Comsol.

ABSTRACT Submerged fine grained soils are adversely affected by earthquake vibrations. This research programme aims to diagnose ground failures manifested in the form of cyclic mobility and liquefaction by the use of rapid and reliable in situ measurements instead of time consuming laboratory testing methods. In this research, borings and soundings have been performed in 50 sites in Adapazari, Turkey. Laboratory investigations have been done on soil samples from these sites. A rigid probe penetrating into soil under undrained conditions generates excess porewater pressures. They start dissipating once penetration is halted. The dissipation curves have been observed to be similar to the compression-time curves of the one dimensional or radial consolidation curves in the laboratory in shape. It was reasoned that the dissipation curves could be used to recognise liquefaction susceptibility. This was attempted by recognising the profile and properties of the layers through drilling, followed by comparing the data obtained during piezocone penetrations and dissipation measurements. It was found that the dissipation curves could be characterised by six distinct types which are remarkably similar to the compressiontime curves from oedometer and Rowe hydraulic cell tests. The “Adapazari Criteria” which uses the physical characteristics of the fine grained soils were used to diagnose liquefiable and non-liquefiable soils to be compared to their respective dissipation curves. The results were promising (4 types of curves) and the investigators were satisfied that dissipation curves may be used to determine liquefaction potential of fine grained soils, in addition to their use to obtain the coefficient of consolidation-permeability of such strata. The probability of the CL low plasticity clays to fail in earthquake conditions appeared to be reasonably high, in addition to the high susceptibility of ML-non plastic and low plasticity silts. The dissipation curves for the liquefiable ML silts concentrated in the Type-1 zone who indicate t90 times of below 125 seconds in situ. Keywords: Civil engineering, geotechnical engineering, earthquake, Adapazari, silt, clay, ground failure, sand influence factor, liquefaction, cyclic mobility, cone penetration test, CPTU, piezocone, porewater pressure, dissipation, consolidation, Casagrande, Taylor, hydraulic cell, Rowe cell, oedometer, calibration chamber, curve fitting, Comsol.