İstanbul ünİversİtesİ fen bİlİmlerİ enstİtüsü yüksek ...nek. İstanbul...

Click here to load reader

Post on 12-Mar-2021

1 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

    YÜKSEK LİSANS TEZİ İSTANBUL

    İSTANBUL GÜRPINAR KİLİNİN TEKRARLI

    ŞİŞME-BÜZÜLME DAVRANIŞI

    Jeofizik Müh. Mert ÖZKAN

    İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı

    Geoteknik Programı

    Danışman

    Yrd.Doç.Dr. Sadık ÖZTOPRAK

    Aralık, 2009

  • İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

    YÜKSEK LİSANS TEZİ

    İSTANBUL

    İSTANBUL GÜRPINAR KİLİNİN TEKRARLI

    ŞİŞME-BÜZÜLME DAVRANIŞI

    Jeofizik Müh. Mert ÖZKAN

    İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı

    Geoteknik Programı

    Danışman

    Yrd.Doç.Dr. Sadık ÖZTOPRAK

    Aralık, 2009

  • Bu çalışma 18/12/2009 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Geoteknik programında Yüksek Lisans Tezi olarak kabul edilmiştir.

    Tez Jürisi Yrd.Doç.Dr. Sadık ÖZTOPRAK (Danışman) Prof.Dr.S. Feyza ÇİNİCİOĞLU İstanbul Üniversitesi İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü İnşaat Mühendisliği Bölümü Doç.Dr. Mehmet BERİLGEN Yrd.Doç.Dr. Aykut ŞENOL Yıldız Teknik Üniversitesi İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat-Mimarlık Fakültesi İnşaat Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü İnşaat Mühendisliği Bölümü

    Yrd.Doç.Dr. Davut LAÇİN İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü

  • Bu çalışma, İstanbul Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü 2009/3589

    no.lu tez projesi ile desteklenmiştir.

  • i

    ÖNSÖZ Çalışmam boyunca benden yardımlarını ve desteğini esirgemeyen çok değerli hocam Sayın Yrd. Doç. Dr. Sadık ÖZTOPRAK’a, yüksek lisans öğrenimimde emeği geçen tüm hocalarıma, laboratuar teknisyeni Oğuz Firidin’e sonsuz teşekkürlerimi sunuyorum. Son olarak tüm yaşamım boyunca yanımda olan sevgili, değerli aileme ve bu teze emeği geçen herkese yürekten teşekkür ediyorum.

    Aralık, 2009 Mert ÖZKAN

  • ii

    İÇİNDEKİLER

    ŞEKİL LİSTESİ ........................................................................................VI

    TABLO LİSTESİ ...................................................................................XIV

    SEMBOL LİSTESİ ................................................................................XVI

    ÖZET....................................................................................................XVIII

    SUMMARY .........................................................................................XVIII

    1. GİRİŞ ....................................................................................................... 1

    2. GENEL KISIMLAR ............................................................................... 4

    2.1. KİLLER HAKKINDA GENEL BİLGİ .................................................................4

    2.1.1. Kil Minerallerinin Oluşumu.............................................................................5

    2.1.2. Kil Mineralinin Yapısı ......................................................................................6

    2.2. TEMEL KAVRAMLAR .......................................................................................16

    2.2.1. Şişme Potansiyeli .............................................................................................16

    2.2.2. Şişme Yüzdesi ..................................................................................................16

    2.2.3. Şişme Basıncı ...................................................................................................18

  • iii

    2.3. ŞİŞME MEKANİZMASI ......................................................................................19

    2.4. ŞİŞME DAVRANIŞINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER ......................................22

    2.4.1. Kil Mineralojisi................................................................................................23

    2.4.2. Zemin Suyunun Kimyasal Bileşimi ...............................................................25

    2.4.3. Zemin Mikrostrüktürü ve Fabrik .................................................................28

    2.4.4. Kıvam Limitleri...............................................................................................30

    2.4.5. Aktivite .............................................................................................................31

    2.4.6. Kil Yüzdesi.......................................................................................................33

    2.4.7. Özgül Yüzey Alanı ..........................................................................................35

    2.4.9. Kuru Birim Hacim Ağırlık.............................................................................36

    2.4.10. Su Tutma Kapasitesi .....................................................................................38

    2.4.11. Su Muhtevası .................................................................................................39

    2.4.13. Sıcaklık...........................................................................................................41

    2.4.14. Kimyasal ve Organik Çevre .........................................................................42

    2.4.15. Gerilme Tarihçesi..........................................................................................42

    2.4.16. Jeolojik Yük...................................................................................................43

    2.5. TEKRARLI ŞİŞME-BÜZÜLME DAVRANIŞI..................................................45

    2.6. ŞİŞEN ZEMİNLERİN TANIMLANMASI VE SINIFLANMASI ....................66

    2.6.1. Şişme Potansiyelinin Ölçümünde Ödometre Deneyi ...................................66

    2.6.2. Serbest Şişme İndisi Deneyi ...........................................................................69

    2.6.3. Genişleme İndisi Deneyi .................................................................................72

    2.6.4. Lineer Genişleyebilirlik Katsayısı (COLE) ..................................................73

    2.6.5. Potansiyel Hacim Değiştirme (PVC) Deneyi.................................................74

    2.6.6. Kaliforniya Taşıma Oranı (CBR) ..................................................................75

    2.6.7. Kil Mineralojisi................................................................................................76

    2.6.8. İndeks Özellikleri ............................................................................................77

    2.6.9. Katyon değişim kapasitesi (CEC) ..................................................................82

    2.6.10. Metilen Mavisi Emilim Deneyi.....................................................................85

    2.6.11. Şişme-Büzülme İndisi Deneyi (Iss) ...............................................................90

    2.6.12. Ampirik İlişkiler............................................................................................91

  • iv

    2.6.13. Şişme-Büzülme Potansiyeli İçin Şişen Zemin İndeksi(ESI) ......................93

    3. MALZEME VE YÖNTEM.................................................................. 95

    3.1. ARAŞTIRMADA KULLANILAN KİLLERLE İLGİLİ BİLGİLER ..............97

    3.1.1. X-Işını (X-Ray) Difraksiyon Analizleri ......................................................100

    3.1.2. ESEM-Elektron Mikroskobu Görüntü Analizi..........................................109

    3.1.3. Katyon Değiştirme Kapasitesinin Belirlenmesi..........................................109

    3.2. ŞİŞME VE SİŞME-BÜZÜLME ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ .....112

    3.2.1. Metilen Mavisi Emilim Deneyleri ................................................................112

    3.2.2. Serbest Şişme Oranı Belirleme Deneyleri ...................................................114

    3.2.3. Şişme-Büzülme İndeksi.................................................................................116

    3.3. TEKRARLI ŞİŞME-BÜZÜLME DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ ........117

    3.3.1. Numunelerin Hazırlanması ve Tanımlanması ...........................................117

    3.3.2. Tekrarlı Şişme-Büzülme Deneyi ..................................................................118

    3.3.3. Konsolidasyon Deneyleri ..............................................................................121

    4. BULGULAR ........................................................................................ 123

    4.1. TEKRARLI ŞİŞME-BÜZÜLME DENEYLERİ...............................................129

    4.1.1. Büyükçekmece Numunesi Tekrarlı Şişme-Büzülme Deney Sonuçları.....129

    4.1.2. Esenyurt Numu