Investigation of stress-dilatancy response at low stress levels with emphasis on simple shearing conditions


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: ABDULKADİR GENÇ

Danışman: ÖZER ÇİNİCİOĞLU

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, kohezyonsuz zeminlerin genleşme açısının düşük gerilme koşullarında elde edilmesi ve bu değerin maksimum içsel sürtünme açısına olan katkısı incelenmiştir. Bu amaçla, maksimum genleşme açısı, maksimum içsel sürtünme açısı ve kritik durum sürtünme açısını elde etmek amacıyla Kilyos kumu üzerinde 3 farklı test yapılmıştır. Üç eksenli testin uzun süren bir prosedür olması ve cihazın nispeten pahalı olması nedeniyle alternatif yöntemler kullanılmıştır. Ayrıca üç eksenli deneyin çok düşük gerilme seviyelerinde uygulanmasının pratik olmaması alternatif yöntemlerin kullanılmasının bir diğer sebebidir. Çok kısa sürede maksimum genleşmenin hesaplanmasını sağlayacak bir ekipman, elektronik bileşenleri ve gerekli Arduino kodu ile birlikte tasarlanmıştır. Ekipmanın temel ilkesi, numuneye eşit bir şekilde kayma birim deformasyonu uygulanması ve ilgili hacim değişiminin ölçülmesidir. Ardından, genleşme oranını hesaplamak için kayma ve hacimsel birim yer değiştirmeler arasındaki bağıntı değerlendirilmiştir. Tasarlanan mekanizma aracılığıyla, %14 ile %79 arasında değişen rölatif sıkılıklardaki kum numunelerinin maksimum genleşme değerleri, yalnızca kendi ağırlıklarından kaynaklanan gerilme altında belirlenmiştir. Ekipman, fotoğraf çekilmesine olanak sağlayacak şekilde saydam olan yan duvarlara sahiptir. Parçacık görüntülü hız ölçümü analizleri için testler sırasında çekilen fotoğraflar kullanılmıştır. PGHÖ analizlerinden elde edilen sonuçlar aracılığıyla, kayma yüzeyleri, aktif kamalar ve birim deformasyon alanları gözlenmiştir. Kayma yüzeylerinin sayısı ve yoğunluğu gözlenip, sayılarının artan rölatif sıkılık ile arttığı görülmüştür. Bunun yanında, rölatif sıkılık arttıkça aktif kamanın yatay eksen ile yaptığı açının da arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, numune üzerindeki farklı noktalar için hacimsel birim deformasyon – kayma birim deformasyon grafikleri çizilerek numunenin kayma esnasındaki üniformluğu incelenmiştir. Bunun yapılması kayma lokalizasyon davranışının araştırılmasına yardımcı olur. Testlerden ve bunlarla ilişkili PGHÖ analizlerinden elde edilen sonuçlar incelenerek hacimsel birim deformasyon ile kayma birim deformasyon arasındaki ilişkinin üçüncü derece polinom ile çok uyumlu olduğu görülmüştür. Ayrıca, aynı gerilme değeri ve rölatif sıkılık kombinasyonu için, literatürde yer alan basit bir metot kullanılarak zeminin en yüksek sürtünme açıları belirlenmiştir. Son olarak, kritik durum sürtünme açısı basitleştirilmiş bir yöntem kullanılarak elde edilmiştir. En yüksek genleşme açısı, en yüksek içsel sürtünme açısı ve kritik durum sürtünme açısı büyüklüklerinin deneysel olarak elde edilmesinden sonra, gerilim – genleşme parametreleri r, Q ve R belirlenmiştir.