Investigation of the Relationship Between Elasticity Modulus and Unconfined Compressive Strength in Soils Improved by Deep Mixing Method

Year 2021, Volume: 29 Issue: 3, 286 - 296, 31.12.2021

Engin Can Kaptan , Fatma Tuğçe Çınar , İlknur Bozbey

https://doi.org/10.31796/ogummf.817126

Cited By: 2

Abstract

Deep soil mixing method is a soil improvement method which generates columns in the soil and improves the properties of a weak soil in-situ by mixing it mechanically with a cementetious binder. The binder materials that are being used in this method are generally cement and lime. The properties of the treated soil depends on the properties of natural soil and binder, binder quantity and curing time. For such designs where the treatment is carried out by deep soil mixing, quality control experiments generally include only the unconfined compressive strenght values,while the modulus values that are necessary for the determination of deformations are obtained by correlations. In this paper, the existing studies in the literature were analized and the strength-modulus values of the materials that are obtained by deep mixing. Within the scope of this study, firstly, the well known standards were studied in detail and necessary information for a Turkish deep mixing standard was gathered. Then, within this context, 545 data from 12 different studies have been collected and a data base has been created. This data base includes the informations of type of soil, type and quantity of additive, curing time, unconfined compressive strength, elastic modulus and mixing method. By using this data base, new correlations have been searched and compared with the current ones. It is believed that the obtained correlations will be useful for deep soil mixing method which is recently used more frequently in Turkey.

Keywords

deep mixing method, elastic modulus, unconfined compressive strength, soil type, additive type

DERİN KARIŞTIRMA YÖNTEMİ (DSM) İLE İYİLEŞTİRİLEN ZEMİNLERDE ELASTİSİTE MODÜLÜ VE SERBEST BASINÇ MUKAVEMETİ ARASINDAKİ İLİŞKİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Derin karıştırma yöntemi, zayıf zeminlerin özelliklerinin çimentolu bir bağlayıcı ile karıştırılarak mekanik olarak yerinde iyileştirilmesi ve zeminde kolonlar oluşturulması şeklinde tanımlanan bir zemin iyileştirme yöntemidir. Bu yöntemde bağlayıcı malzeme olarak daha çok çimento ve kireç kullanılmaktadır. Bu yöntem ile iyileştirilen zeminlerin özellikleri; tabii zeminin ve bağlayıcıların özelliklerine, katkı miktarına ve kür süresine bağlıdır. Derin karıştırma ile iyileştirme yapılan tasarımlarda kalite kontrol deneylerinde genellikle serbest basınç mukavemet değerleri ölçülmekte ve deformasyonların tayini için gereken modül değerlerine korelasyonlar yardımı ile geçilmektedir. Bu çalışma kapsamında öncelikle dünya genelinde kabul görmüş olan standartlar anlatılmış ve bu yönteme dair ülkemizde oluşturulabilecek bir şartname için bilgiler toplanmış, tavsiyeler verilmiştir. Çalışma kapsamında literatürde mevcut olan çalışmalar incelenmiş ve derin karıştırma ile elde edilen malzemelerin mukavemet-modül değerleri bir veri tabanına işlenmiştir. Bu kapsamda 12 ayrı çalışmadan toplamda 545 adet veri toplanmıştır. Oluşturulan veri tabanı zemin tipi, katkı tipi ve miktarı, kür süresi, serbest basınç mukavemeti, Elasitisite modülü ve karıştırma metodu bilgilerini içermektedir. Veri tabanı kullanılarak yeni korelasyonlar aranmış ve mevcut olanlarla karşılaştırılmıştır. Elde edilen korelasyonların ülkemizde son yıllarda çok yoğun kullanım alanı bulmakta olan derin karıştırma yöntemi için faydalı olacağı düşünülmektedir.

Keywords

derin karıştırma yöntemi, elastisite modülü, serbest basınç mukavemeti, zemin tipi, katkı tipi

References

• Kaya, Zeynep (2016). Derin karıştırma kolonlarının ölçülen ve hesaplanan kapasitelerinin tam ölçekli yükleme deneyleri ile incelenmesi, Yüksek lisans tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye.
• Filz, G., Adams, T., Navin, M. ve Templeton, A.E., (2012). Design of deep mixing for support of levees and floodwalls, In Keynote Lecture, Proc. of 4th Int’l Conference on Grouting and Deep Mixing, New Orleans, LA, LF Johnson, DA Bruce, MJ Byle Eds., Geotechnical Special Publication (Vol. 228).
• Mitchell, J.K., (1976). Stabilisation of soils for foundations of structures, Geot. Eng. Univ. California.
• Kaptan, Engin C. (2020). Derin karıştırma yönteminde elastisite modülü ve serbest basınç mukavemeti arasındaki ilişkinin incelenmesi, Yüksek lisans tezi, İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, İstanbul, Türkiye.
• Carlsten, P. ve Ekstrom, J., (1997). Lime and Lime Cement Columns: Guide for Project Planning, Construction and Inspection, SGF Report 4:95E, Swedish Geotechnical Society, Linköping, Sweden.
• Bruce, M.E.C., Berg, R.R., Collin, J.G., Filz, G.M., Terashi, M. ve Yang, D.S., (2013). Federal highway administration design manual: deep mixing for embankment and foundation support (No. FHWA-HRT-13-046).
• TS EN 14679, (2006). Özel Jeoteknik Uygulamalar, Derin Karıştırma. ICS 93.020.
• Egorova, A.A., Rybak, J., Stefaniuk, D. ve Zajaczkowski, P., (2017). Basic aspects of deep soil mixing technology control, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 245.
• Yenginar, Y., Olgun, M. Ve Tan, Ö., (2017). Siltli zeminlerde oluşturulan derin karıştırma kolonlarının dayanım özelliklerinin araştırılması, 7. Geoteknik Sempozyumu, İstanbul.
• Akçakal, Ö., Koçak, B., Velioğlu, N. ve Kulaç, H.F., (2019). Deep soil mixing design under seismic conditions – a case study, Earthquake Geotechnical Engineering for Protection and Development of Environment and Constructions – Silvestri & Moraci (Eds), Associazione Geotecnica Italiana, Rome, Italy, ISBN 978-0-367-14328-2.
• Hernandez-Martinez, F.G. ve Al-Tabbaa, A., (2005). Mechanical properties of stabilised peat based on laboratory testing, 16th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 10.3233/978-1-61499-656-9-1193.
• Puppala, A.J., Madhyannapu, R.S., Nazarian, S., Yuan, D. ve Hoyos, L., (2008). Deep soil mixing technology for mitigation of pavement roughness, Report 0-5179-1.
• Şengör, M.Y., (2011). The deformantion characteristics of deep mixed columns in soft clayey soils: a model study, Doktora Tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara.
• Löfroth, H., (2005). Properties of 10-year-old lime-cement columns, Swedish Geotechnical Institute/Chalmers University of Technology. SE-581 93 Linköping, Sweden, International Conference on Deep Mixing Vol1.1. - Best Practise and Recent Advances.
• Massarch, K.R., (2005). Deformation properties of stabilized soil columns, Vibisol International AB, SE-168 41 BROMMA, Sweden, International Conference on Deep Mixing Vol1.1. - Best Practise and Recent Advances.
• Van Impe, W.F. ve Verástegui Flores R.D., (2005). Considerations on laboratory test results of cement stabilized sludge, Laboratory of Soil Mechanics, Ghent University, 905 Technologiepark, B-9052 Zwijnaarde, Belgium - Mengé, P. & Van den Broeck, M. Dredging International, Hydro Soil Services-HSS, 30 Scheldedijk, B-2070 Zwijndrecht, Belgium, International Conference on Deep Mixing Vol1.1. - Best Practise and Recent Advances.
• Okada, W. (2005), Murray, G. ve Quickfall, G., Deep soil mixing in liquefiable pumiceous sand, New Zealand.
• Azadegan, O., (2012). Laboratory study and FE analysis on the behaviour of the unreinforced lime/cement piles, Electronic Journal of Geotechnical Engineering, Iran.
• Nguyen, H.T., Kitazume, M., Luong, B.T. ve Bui, T.T., (2014). Laboratory investigation on an giang soil mixed with dry cement, Malaysian Journal of Civil Engineering, E-ISSN 2600-9498.