The investigation of freezing-thawing effects on physico-mechanical properties of cohesive soils
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeoloji Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2015
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: PARİSA ADELİ GHAREH VİRAN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): ADİL BİNAL
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Son senelerde Türkiye'nin doğu illeri kış aylarında daha fazla kar yağışı almaya başlamış ve sıfırın altında geçen gün sayısı artmıştır. Bunun doğal bir sonucu olarak toprak don derinliği her geçen sene giderek artmaktadır. Özellikle, Erzurum, Kars, Ağrı ve Ardahan illerinde don penetrasyon derinliği yaklaşık 1.5 metreye ulaşmış ve geçmiştir. Yeraltı su seviyesinin yeryüzüne yakın olduğu ovalık alanlarda don etkisi toprağın daha derin kısımlarına kadar ulaşabilmektedir. Bunun sonucu olarak ovalık alanlarda kurulan yerleşim yerlerinde özellikle sığ temellere sahip üstyapılarda (Karayolu, demiryolu, havaalanı vb.) ve alt yapılarda (Kanalizasyon, su şebekesi vb.) önemli hasarlar meydana gelebilmektedir. Kış aylarında donan toprak zemin, ilkbahar aylarına doğru erimekte ve donma-çözülme etkisiyle toprak yapısında meydana gelen değişiklikler toprağın fiziko-mekanik özelliklerinde de değişikliklere neden olmaktadır. Toprağın üst kısmında don etkisiyle hacimsel artışlar meydana gelmekte ve toprak gözenekli bir yapı kazanmaktadır. İlkbahar aylarında toprağın gözeneklerindeki suyun erimesi sonucu toprak aşırı doygun hale gelmesine bağlı olarak efektif gerilim düşmekte, toprak çok yüksek oranda dayanım kaybetmekte ve sıvı davranışa yakın bir davranış göstermektedir. iv Soğuk iklime sahip ülkelerde yapılan çalışmalar göstermiştir ki, donma-çözülme çevrim sayısı arttıkça toprak zeminlerin dayanımları azalmakta ve toprak daha gözenekli bir yapıya sahip olmaktadır (Huang, 1983; Chen vd. 1994; Thevanayagam vd. 2002; Coop, 1991; Allman ve Atkinson, 1992, Georgiannou vd. 1990; Jafari and Shafiee, 2004 ). Toprağın gözenekliliğindeki artışa ve dayanımındaki azalmaya paralel olarak sığ temellere sahip yapılarda problemler görülmektedir. Özellikle yol yapılarında, çökmeler ve çukurlar oluşmaktadır. Tez kapsamında, Ankara ilinin farklı iki lokasyonundan (Dumlupınar ve Çiğdem mahalleleri) toprak örneklemesi yapılmıştır. Laboratuvar ortamında araziden getirilen toprak örneklerinin Atterberg limitleri, tane boyu, özgül ağırlığı, makaslama dayanımı ve konsolidasyon özellikleri belirlenmiştir. XRD analizleri ile örneklerin içerdiği kil türleri saptanmıştır. SEM görüntüleme yöntemi ile toprak örneklerinin yapısı belirlenmiştir. Donma-çözülme çevrimlerini gerçekleştirmek için, ilk olarak toprak örneklerinin nem içerikleri saf su ile arttırılmıştır. Doygun hale gelen toprak örnekleri -18°C sıcaklığındaki derin dondurucu içine yerleştirilmiş ve 24 saat bekletilmiştir. Daha sonra, dondurucudan çıkarılan örnekler sabit oda sıcaklığında (21°C) ve nemde (% 80 RH) 24 saat beklemeye bırakılmıştır. Sonuç olarak, donma ve çözülme (DÇ) çevrimleri -18 °C (24 saat) ve 21 °C (24 saat) arasında gerçekleştirilmiş ve bir donma-çözülme çevrimi iki gün sürmüştür. DÇ çevrim sayıları 1, 3, 7, 14 ve 21 olarak seçilmiştir. Uygulanan donma ve çözülme yöntemi tüm deney türleri için aynıdır. DÇ çevrimlerinden sonra, özgül ağırlık belirleme, kıvam limitleri tayini, elek analizleri, konsolidasyon, doğrudan makaslama deneyleri, XRD analizi ve SEM görüntülemeleri yapılmıştır. Tez kapsamında sahadan alınan toprak örnekleri seçilen DÇ çevrimine tabi tutulmuş ve ilk donma ve çözülme çevriminden sonra bu örneklerin fiziksel ve dayanım özelliklerinin aniden azaldığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, kohezyonlu zeminlerin farklı fiziko-mekanik özellikler gösterdiği 7 ve 14 DÇ çevrimi arası eşik değer olarak belirlenmiştir. Elde edilen bu sonuçlara göre, hafif yapıların inşasından önce, inşaat sahasından alınacak toprak örneklerinin, arazinin donma çözülme çevrim sayısına göre DÇ deneylerine tabi tutulması oldukça önemlidir. Duraylılık analizleri de bu sonuçlara göre gerçekleştirilmelidir.