The Evaluation of the Geotechnical Properties of the Swelling Soils in Batman Province with Quantitative and Qualitative Methods

Abstract

The problem of swelling potential occurring in clay units in the soil in the construction of engineering structures can lead to major problems. Especially with the high level of swelling potential at the clay units in the soil, major deformations and damages occur in the buildings. In this study, quantitative, qualitative methods and empirical correlations were employed to examine the potential of swelling on clay samples obtained from six geotechnical boreholes drilled in the locations determined in Batman city center. For this purpose, firstly, grain size distribution analyzes, consistency limits, hydrometer, triaxial pressure and oedometer (consolidation) tests were performed on undisturbed samples (UD) obtained from clay level units of each borehole. In the later of the study, the correlations were made with the methods used to determine the swelling potential of the clays, and these correlations were compared with the experimental values determined qualitatively. In conclusion, different values were obtained in all analyzes conducted for the clay unit. It is thought that this result may be due to the fact that the Şelmo formation, which is dominant throughout the city of Batman, varies in horizontal and vertical directions and that the formation exhibits a weathering zone feature.

Keywords

• Batman
• Swelling potential
• Clay
• Oedometer

BATMAN İLİNDEKİ ŞİŞEN ZEMİNLERİN JEOTEKNİK ÖZELLİKLERİNİN NİCEL ve NİTEL YÖNTEMLERLE DEĞERLENDİRİLMESİ

Öz

Mühendislik yapılarının inşasında zeminlerdeki kil birimlerinde meydana gelen şişme problemi büyük sorunlara yol açabilmektedir. Özellikle zemindeki kil birimi seviyelerinde şişme potansiyelinin yüksek derecelerde olmasıyla yapılarda büyük deformasyonlar ve hasarlar meydana gelmektedir. Bu çalışmada Batman kent merkezinde belirlenen lokasyonlarda açılan altı adet jeoteknik sondaj kuyusundan elde edilen kil numuneler üzerinde şişme potansiyelinin araştırılması amacıyla nicel, nitel yöntemler ve ampirik bağıntılar kullanılarak değerlendirmeler yapılmıştır. Bu amaçla öncelikli olarak her sondaj kuyusunun killi seviye birimlerinden alınan örselenmemiş numuneler (UD) için dane boyutu dağılımı analizleri, kıvam limitleri, hidrometre, üç eksenli basınç ve ödometre (konsolidasyon) deneyleri yapılarak çıkan sonuçlar yorumlanmıştır. Çalışmanın devamında killerin şişme potansiyelini belirlemede kullanılan yöntemlerle korelasyonlara gidilerek, nitel olarak belirlenen deneysel değerlerle karşılaştırması yapılmıştır. Sonuç olarak kil birimi için bütün yapılan analizlerde farklı değerler elde edilmiştir. Çıkan bu sonucun Batman kenti genelinde hakim olan Şelmo formasyonunun litolojik olarak yanal ve düşey yönlerde değişkenlik göstermesi ve formasyonun ayrışma zonu özelliği göstermesinden kaynaklı olabileceği düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Batman
• Şişme potansiyeli
• Kil
• Ödometre

References

1. Acar, Y. B., Nyeretse, P., 1992, “Total suction of artificial mixtures of soil compacted at optimum water content”, Geotechnical Testing Journal, Cilt 15, Sayı 1, ss. 65-73.
2. Bozkurtoğlu, E., Şans, G., Eyüboğlu, R., 2015, “Kohezyonlu zeminlerin şişme potansiyeli için bir yaklaşım: Avcılar-Esenyurt örneği”, Pamukkale Üniverstesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 21, Sayı 6, ss. 270-275.
3. Carter, M., Bentley, S. P., 1991, Correlations of soil properties, Pentech Press, London.
4. Chen, F. H., 1975, Foundations on expansive soils, developments in geotechnical engineering 12, Elsevier Scientific, New York.
5. Dakshanamurty, V., Raman V., 1973, “A Simple Method of Identifying an Expansive”, Soils and Foundations, Cilt 13, Sayı 1, ss. 97-104.
6. Eren, Y., Nalbantçılar, M. T., Beyaz, T., Dinç, S., Ünal, M., Arslan, Ş., Polat, S., 2012, “Esentepe (Gültepe/Batman) çukurunun oluşum mekanizması”, Batman Üniversitesi Yaşam Bilimleri Dergisi, Cilt 1, Sayı 2, ss. 385-394.
7. Fredlund, D. G., 1975, “Engineering Properties of Expansive Clays”, Paper presented to the seminar on Shallow Foundations on Expansive Clays, Regina, Saskatchewan, Canada.
8. Gasparre, A., 2005, Advanced Laboratory Characterization of London Clay. Phd Thesis, Imperial College, London.

9. Holtz, W. G., 1959, “Expansive clays-properties and problems”, Journal of'the Colorado School of Mines, Cilt 54, Sayı 4, ss. 89-125.
10. Holtz, W. G., Gibbs, H. J., 1956, “Engineering properties of expansive clays, transactions”, ASCE, Sayı 121, ss. 641-677.
11. Kassa, M., 2005, Relationship Between Consolidation and Swelling Characteristics of Expansive Soils of Addis Ababa, Master Thesis, Addis Ababa University, Department of Civil Engineering, Addis Ababa.
12. Kassiff, G., 1971, “Swelling potential of compacted clay”, ASCE, Cilt 97.
13. Kassif, G., 1971. Swelling Potential of Compacted Clay, ASCE, Vol.97.
14. King P. M., 1981, “Comparison of methods for measuring severity of water repellence of sandy soils and assessment of some factors that affect its measurement”, Aust. J. Soil Res., Cilt 19, Sayı 3, ss. 275– 285.
15. Krebs, R. D., and Walker, E. D. (1971). "Highway materials." Publication 272, Department of Civil Engrg., Massachusetts Institute of Technology, McGraw-Hill Company, New York, 107.
16. Lucian, C., 2006, Geotechnical Aspects of Buildings on Expansive Soils in Kibaha, Tanzania: Preliminary Study, Licentiate Thesis, Royal Institute of Technology, Department of Civil and Architectural Engineering, Stockholm, Sweden.
17. McBride, M. B., 1989, Surface chemistry of soil minerals, Minerals in soil environments, 2nd ed, Soil Sci. Soc. Am. Book Ser, No. 1, Madison, WI. 35- 88.
18. Mollamahmutoğlu, M., Güngör, G., 2002, Bursa Yöresi Şişebilen Kil Zeminlerin Yol Dolgularında Kullanılması Amacıyla Uçucu Kül ile Islahı, Yüksek Lisans Tezi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Ankara.
19. Mollamahmutoğlu, M., Taşkıran, T., 2000, Diyarbakır İli, KayapınarYeniköy- Bağcılar Yöresi Kilinin Şişme Potansiyelinin İrdelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği, Ankara.
20. Nayak, N. V., Christensen, R. W., 1974, Swell characteristics of compacted expansive soils, Clay and Clay Minerals, Cilt 19, ss. 251-261.
21. Nelson, J., Miller, D. J., 1992, Expansive soils problem and practice in foundation and pavement engineering, John Wiley & Sons.
22. Parker, J. C., Amos, D. F., Kaster, D. L., 1977, “An evaluation of several methods of estimating soil volume change”, Soil Soc. Am. J., Cilt 41, Sayı 6, ss. 1059– 1064.
23. Sabtan A. A., 2005, “Geotechnical properties of expansive clay shale in Tabuk, Saudi Arabia”, Journal of Asian Earth Sciences, Cilt 25, Sayı 5, ss. 747–757.
24. Schafer, W.M., Singer, M.J., 1976, Influence of physical and mineralogical properties on swelling of soils in Yolo County, California, Soil Sci. Soc. Am. J., Cilt 40, Sayı 4, ss. 557-562.
25. Schreiner, H. D., 1988, Identification and classification of expansive soils, Proc. 6th Intl. Conf. on Expansive Soils. New Dehli, 23-29.
26. Seed, H. B., Moodward, R. J., Lungreen, R., 1962, “Prediction of swelling potential for compacted clays”, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, Cilt 88, Sayı 3, ss. 53-87.
27. Şekercioğlu, E., 1998, Yapıların projelendirilmesinde mühendislik jeolojisi, TMMOB Jeoloji Mühendisleri Odası, Ankara.
28. Uzuner, B., 1998, Temel Zemin Mekaniği,Teknik Yayınevi. 4.B,. Ankara.
29. Van Der Merve D. H., 1964, “The prediction of heave from the plasticity index and percentage clay fraction”, Trans SAICE, Cilt 6, Sayı. 5, ss. 103-107.
30. Vıjayvergıya, V. N., Ghazzaly, O. I., 1973, Prediction of Swelling Potential of Natural Clays, Proceedings, Third International Research and Engineering Conference on Expansive Clays, 227-234.
31. Wise, J. R., Hudson W. R., 1971, An examination of expansive clay problems in Texas; study of expansive clays in roadway structural systems research project 118-5, The Texas Highway Department, U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration, Austin.
32. Yıldırım, H., 2002, “Şişme basıncının tespiti ve emme kapasitesi ilişkisi”, İnşaat Mühendisleri Odası Teknik Dergi, Sayı 176, ss. 2617-2625.
33. Yıldırım, H., Acar, C., 1994, Killi Zeminlerin Şişme Davranışına Ön Yüklemenin Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, İstanbul.
34. Yılmaz , I., Karacan E., 1998, “Zeminlerin şişme özellikleri”, Jeoloji Mühendisliği Dergisi, Sayı 52, ss. 17-26.
35. Zentar, R., Karstunen, M., Wheeler, S. J., 2002, “Influence of Anisotropy and Destructuration on Undrained Shearing of Natural Clays”, 5th Europan Conf. On Numerical Methods in Geotechnical Engineering (NUMGE 2002), Paris, 21-26.