Geotekstil Donatılı Kum Zeminlerin Ara Yüzey Kayma Dayanımını Etkileyen Faktörler

Abstract

Geotekstiller istinat duvarı, yol, zemin drenajı ve benzeri yapılarda malzemenin ayırıcı, stabilite, güçlendirme ve koruma özelliklerinden faydalanmak için kullanılmaktadır. Farklı türdeki geotekstiller zemin kayma dayanımına etki eden faktörlerin farklı yollarla iyileşmesini sağlamaktadır. Bu çalışmada 4 farklı tipte geotekstilin 3 adet kötü derecelenmiş ve 1 adet iyi derecelenmiş kum zeminde donatı olarak kullanıldığında kayma dayanım parametreleri üzerinde oluşturduğu etkileri incelemek için laboratuvarda kesme kutusu deneyleri yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda elde edilen verilere göre donatılı zeminlerin hepsinde pik dayanım sonrasında kayma dayanımında donatısız zeminlere kıyasla daha az düşüş olduğu görülmüştür. Geotekstillerin en etkili olduğu durumlar dane boyutlarına ve türüne göre değişiklik göstermiştir. Gevşek sıkılıkta numunelerde ara yüzey sürtünme açısı oranı sıkı numunelere göre daha yüksek çıkmıştır. Geotekstil donatılı zeminlerin ara yüzey sürtünme açısının normal gerilme artıkça donatısız zeminlere kıyasla daha fazla azaldığı görülmüştür. Ayrıca, normal gerilme değerleri arttıkça ara yüzey sürtünme açıları geotekstil türüne göre farklı miktarlarda azalmıştır. Bu sonuçların başlıca sebeplerinin kullanılan geotekstilin sertliği, temas yüzey alanı, dokusu ve kesme kutusuna yerleştirme şekli olduğu belirlenmiştir.

Keywords

• Kesme Kutusu Deneyi
• Kum Zemin
• Geotekstil
• Geokompozit
• Ara yüzey Sürtünme Açısı

Factors Affecting The Interface Shear Strength of Geotextile Reinforced Sand Soils

Abstract

Geotextiles are used in many applications like retaining walls, roads, and ground drainage systems due to their functions such as separation, stability, reinforcement, and protection. Different types of geotextiles improve soil shear strength in various ways. In this study, shear box tests were carried out in the laboratory to examine the effects of 4 different geotextiles on the shear strength parameters when used as reinforcement in 3 poorly graded and 1 well-graded sands. According to the test results, the shear strength after peak stress was less reduced in all reinforced soils compared to unreinforced soils. The effectiveness of the geotextiles varied depending on the grain size and type of sand. The interface friction angles ratio was higher in loose soils than in dense soils. Also, the interface friction angle of geotextile reinforced soils decreased more significantly with compared to unreinforced soils when normal stress increased. As the normal stress increased, the interface friction angles decreased in different amounts depending on the type of geotextile used. The main reasons for these results were found to be the geotextile’s hardness, contact surface area, texture, and placement within the shear box

Keywords

• Shear Box Test
• Sand Soil
• Geotextile
• Geocomposite
• Interface Friction Angle

References

1. Jogi, M. 2005. A method for measuring smooth geomembrane/soil interface shear behaviour under unsaturated conditions. Saskatchewan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 108s, Kanada.
2. Tatlisoz, N., Edil, T. B., Benson, C. H. 1998. Interaction between reinforcing geosynthetics and soil-tire chip mixtures: Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Cilt. 124, s. 11091119. DOI: 10.1061/(ASCE)1090-0241(1998)124:11(1109)
3. Bağcı, F. 2007. Geosentetiklerle projelendirme ve zemin-geosentetik ara yüzey sürtünme açılarının değişik geosentetik ve zemin türleri için araştırılması. Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 368s, İzmir.
4. Taylor, D.W. 1948. Fundamentals of Soil Mechanics. John Wiley & Sons, New York, 700s.
5. Kara, E. M., Meghachou, M., Aboubekr, N. 2013. Contribution of particles size ranges to sand friction: Engineering, Technology Applied Science Research, Cilt. 3, s. 497-501. DOI: 10.48084/etasr.361
6. Tuna, Ş. Ç. 2008. Geotekstil donatılı kum zeminlerde mekanik davranışın belirlenmesi. Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 149s, İzmir.
7. Jewell, R. A., Milligan, G. W. E., Dubois, D. 1984. Interaction between soil and geogrids: In Polymer grid reinforcement, Thomas Telford Publishing, s. 18-30.
8. Giroud, J. P., Darrasse, J., Bachus, R. C. 1993. Hyperbolic expression for soil-geosynthetic or geosynthetic-geosynthetic interface shear strength: Geotextiles and Geomembranes, Cilt.12, s. 275-286. DOI:10.1016/02661144(93)90030-R

9. Koutsourais, M. M., Sprague, C. J., Pucetas, R. C. 1991. İnterface friction study of cap and liner components for landfill design: Geotextiles andGeomembranes, Cilt. 10, s. 531-548. DOI:10.1016/02661144(91)90045-X
10. Simonini, P. 1996. Analysis of behavior of sand surrounding pile tips:Journal of geotechnical engineering, Cilt. 122, s. 897-905. DOI:10.1061/(ASCE)0733-9410(1996)122:11(897)
11. Schofield, A.N., 1993. Original Cam-Clay. International Conference on Soft Soil Engineering, 8-11 Kasım, GuangZhou.
12. Sezen, A. 2003. Kum Davranışının Mikromekanizmaya Dayalı Olarak Endokronik Teori Kapsamında Modellenmesi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 151s.
13. Dove, J. E., Frost, J. D. 1999. Peak friction behavior of smooth geomembrane-particle interfaces: Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Cilt. 125, s. 544-555. DOI:10.1061/(ASCE)1090-0241(1999)125:7(544)
14. Frost, J. D., DeJong, J. T., Recalde, M. 2002. Shear failure behavior of granular–continuum interfaces: Engineering Fracture Mechanics, Cilt.69, s. 2029-2048. DOI:10.1016/S0013-7944(02)00075-9
15. ASTM D854 – 02. Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.
16. ASTM D-4253-00. 2006. Standard Test Methods for Maksimum Indeks Density and Unit Weight of Soils Using a Vibratory Table, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.
17. ASTM D-4254-00. 2006. Standard Test Methods for Minimum Indeks Density and Unit Weight of Soils and Calculation of Relative Density, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.
18. ASTM D5321-08. Standard Test Method for Determining the Coefficient of Soil and Geosynthetic or Geosynthetic and Geosynthetic Fricton by the Shear Method, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.
19. Şekercioğlu, S. 2015. Kum zeminlerin geotekstil kullanılarak geoteknik özelliklerinin araştırılması. Balikesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 134s, Balıkesir.
20. Erdoğan, D., Altun, S. (2008). Kum / geotekstil ara yüzey kayma dayanımının kesme kutusu deneyleri ile belirlenmesi. Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim ve Teknoloji Dergisi, Cilt. 23, s.1-12.
21. Zhang, L., Thornton, C. 2007. A numerical examination of the shear test:Geotechnique, Cilt. 57, s.343-354. DOI: 10.1680/geot.2007.57.4.343
22. Olcay, Ş.E. 2021.Farklı konstrüksiyonda polipropilen liflerden üretilen dokusuz yüzeylerin geosentetik uygulamalarda kullanım olanaklarının araştırılması. Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 136s, Kayseri.
23. Tuna, Ş. Ç., Karakan, E., Altun, S. 2015. Geotekstil donatılı kum zeminlerin mekanik davranışlarının irdelenmesi: Teknik not, Teknik Dergi, Cilt. 26, s. 7015-7022.