Ankara Kilinde Örselenme Etkisinin ve Derinliğe Bağlı Zemin Özelliklerinin Jeoteknik Arazi ve Laboratuvar Deneylerine Bağlı Olarak İncelenmesi

Yıl 2023, , 149 - 164, 25.12.2023

Gökhan Şahin , Mustafa Kerem Koçkar

https://doi.org/10.24232/jmd.1389906

Öz

Ankara Kilinin aşırı konsolide, aktif, yüksek derecede plastisite ve katı kıvamlılığı gibi karakteristik özelliklerinin bir sonucu olarak, örselenmemiş numune alınabilmesinin zor oluşu, laboratuvar uygulamalarında yapılan çalışmaların güvenilirliğini olumsuz yönde etkilemektedir. Bu araştırma kapsamında, Ankara’nın batısında yer alan kil birimlerinin farklı derinliklerinden alınmış yaklaşık 5500 numunenin, yerinde arazi ve laboratuvar deneylerinden elde edilen sonuçlar kullanılarak derinliğe bağlı zemin karakterizasyonu çalışmaları yapılmış, jeoteknik parametrelerin frekans dağılımları istatistiksel açıdan incelenmiş, parametreler arasında ampirik denklemler geliştirilmiş ve numuneler üzerindeki örselenme etkisi değerlendirilmiştir. Örselenme etkisini sayısal anlamda belirleyebilmek ve zemin parametreleri arasında oluşturulan ilişkilerin doğruluğunu kontrol edebilmek amacıyla laboratuvar deney sonuçları mevcut literatürdeki bulgular ile kıyaslanmıştır. Literatürde benzer yapıya sahip yüksek plastisiteli killer üzerinde yapılan çalışmalar incelenerek örselenmiş-yoğrulmuş ve örselenmemiş numunelerin, drenajsız kayma dayanımı (Cu) ve likidite indeksi (LI) değerleri arasındaki hassasiyet (sensitivite) değişimleri saptanmıştır. Bu çalışmalar göz önüne alınarak, örselenmiş numunelerin tespit edilebilmesine ilişkin bir yaklaşım önerilmiştir. Yöntem, benzer zemin özelliklerine sahip killi zeminlerden elde edilmiş laboratuvar deney sonuçları kullanılarak yapılan doğrulama çalışmaları ile test edilmiştir. Önerilen yöntem dahilinde örselenmiş olarak tespit edilen numunelerin veri setinden çıkartılması sonucunda, literatürde ve çalışma kapsamında drenajsız kayma dayanımının tahmin edilebilmesine yönelik geliştirilmiş olan ampirik denklemlerin tahmin başarılarında yüksek oranlarda artışlar gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Ankara, Ankara Kili, Örselenme etkisi, Sensitivite, Zemin indeks ve mukavemet parametrelerinin derinliğe bağlı değişimi

Kaynakça

• Akgün H., Türkmenoğlu AG., Met İ., Yal GP., Koçkar MK., Karakas ZS. (2017). The use of Ankara clay as a compacted clay liner for landfill sites. Clay Miner 52(3):391–412
• Ağaoğlu. S. (1974). Anisotropy in compressibility of M.E.T.U. Campus clay, MSc Thesis, M.E.T.U., Ankara, 79p.
• Ameratunga, J., Sivakugan, N., & Das, B. M. (2016). Correlations of soil and rock properties in geotechnical engineering. Springer India.
• Ankara Belediyesi, EGO Genel Müdürlüğü (1993). Ankara Metrosu 2. Etap Raylı Sistem Çalışmaları, Kızılay-Çayyolu Geoteknik Raporu, TEKAR Teknik Araştırma Limited Şirketi, Ankara.
• Ankara Belediyesi, EGO Genel Müdürlüğü (1994). Ankara Hafif Raylı Sistem Geçişi Sistem İşleri, Dikimevi-ASTI Sondaj Çalışmaları, Yüksel Proje İnş, Ankara.
• Ankara Belediyesi, EGO Genel Müdürlüğü (2001). Ankara Raylı Ulaşım Sistemi 3. Aşama Çalışmaları, Batıkent-Sincan O.I.D. Zemin Etüt Raporu, GÜRİŞ İnşaat ve Mühendislik A.Ş., Ankara.
• Ankara Belediyesi, EGO Genel Müdürlüğü (2002). Ankara Hafif Demiryolu Transit Sistem Çalışmaları, Ankaray 3. Etap 1. Tur (Ana İstasyonlar) Sondajı Çalışmaları, Yüksel Proje Int., Ankara.
• Ankara Belediyesi, EGO Genel Müdürlüğü, (2003). Ankara Metrosu 2. Etap İşleri, Söğütözü İstasyonu, Jeoteknik Rapor, TOKER Sondaj ve İnşaat A.Ş., Ankara.
• Ankara Belediyesi, EGO Genel Müdürlüğü, (2004). Ankara Raylı Ulaşım Sistemi M2 Hattı Ümitköy- Çayyolu Kesimi, Zemin Etüdü Çalışması, TOKER Sondajı ve İnşaat A.Ş., Ankara.
• Ankara Belediyesi, EGO Genel Müdürlüğü, (2004). Ankara Raylı Ulaşım Sistemi M2 Hattı Ümitköy- Çayyolu Kesimi, Jeoteknik Değerlendirme Raporu, AKTÜRK İnşaat Sanayi ve Ticaret A.Ş., Ankara.
• Avşar, E., Ulusay, R., & Sonmez, H. (2009). Assessments of swelling anisotropy of Ankara Clay, Engineering Geology, 105(1-2), 24-31.
• Binal, A., Bas, B., & Karamut, O. R. (2016). Improvement of the strength of Ankara Clay with self-cementing high alkaline fly ash, Procedia Engineering, 161, 374-379.
• Birand, A.A. (1976). Presentation of a Case of Damage to an Airfield Pavement, M.E.T.U. Journal of Pure and Applied Sciences, Vol.9, No.1, pp.99-111.
• Birand, A.A. (1977). Ankara yöresi zeminlerde ön yükleme isotropisi. 4. Tubitak Teknik Kongresi, Altınyunus, Izmir, pp.277-287.
• Birand, A.A. (1978). Ankara Yöresi Zeminleri ve Jeoteknik Sorunlar, Yerbilimleri Açısından Ankara’nın Sorunları Sempozyumu, Türkiye Jeoloji Kurumu, pp. 55-60. Çokça, E., & Tilgen, H. P. (2010). Shear strength- suction relationship of compacted Ankara clay. Applied Clay Science, 49(4), 400-404.
• Çolpan, M. (1969). Correlation between laboratory and field vane shear strength, MSc Thesis, M.E.T.U., Ankara.
• Dağar, V. (2017). A study on the tensile strength of compacted Ankara clay and kaolin clay (MSc Thesis). Middle East Technical University.
• Deliktaş, C., & Çokça, E. (2020). Influence of swell on undrained shear strength of expansive Ankara Clay, Arabian Journal of Geosciences, 13(18), 1-9.
• Demiryolları, Limanlar ve Hava Meydanları İnşaatı Genel Müdürlüğü (DLH) (1994), Sincan- Yenikent-Eryaman-Batikent-Etimesgut Banliyö Tren Güzergahı, Geoteknik Laboratuvar Raporu Ek I-II, Doğan Mühendislik ve Haritacılık Ltd. A.Ş., Ankara.
• D.S.İ. (1975). Ankara güneyi hidrojeoloji etüd raporu, D.S.İ. Genel Müdürlüğü Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltısuları Dairesi Başkanlığı Yayını, 40-46p.
• Erol O. (1973). Geomorphological outlines of the Ankara area (Summary), Map 1:100.000. Ankara University, D.T.C.F. Publication, No:16, Geomorphology Maps, Ankara, No.1, 29 pages.
• Ergüler, Z. A., & Ulusay, R. (2003). A simple test and predictive models for assessing swell potential of Ankara (Turkey) Clay. Engineering Geology, 67(3-4), 331-352.
• Etimesgut Belediyesi (2005). Çeşitli Mühendislik Jeoloji ve Bayındırlık İşleri için Geoteknik Sondaj Çalışmaları, Ankara.
• Hara, A., Ohta, T., Niwa, M., Tanaka, S., and Banno, T. (1974). Shear Modulus and Shear Strength of Cohesive Soils, Soils and Foundations, Vol.14, No.3, pp.1-12.
• İspir, M. E. (2011). A laboratory study of anisotropy in engineering properties of Ankara Clay, MSc Thesis, M.E.T.U., Ankara.
• Kasapoğlu, K.E. (1980). Geo-engineering properties of the city of Ankara foundation soils. (Associate Professorship Thesis). Hacettepe University, Geological Engineering Department, Beytepe, Ankara.
• Kayabaşı, A. (2020). Geotechnical properties of fine- grained soils in Ankara/Turkey: an assessment of the existing empirical equations, Environmental Earth Sciences, 79, 1-27.
• Kiper, O.B. (1983). Etimesgut-Batıkent yöresindeki üst Pliosen çökellerinin jeomühendislik özellik- leri ve konsolidasyonu (Ph. D. Dissertation). Ha- cettepe University, Ankara.
• Koçkar, M.K. (2006). Engineering geological and geotechnical site characterization and determination of the seismic hazards of Upper Pliocene and Quaternary deposits situated towards the west of Ankara (Ph. D. Dissertation). METU, Geological Eng. Dept., Ankara.
• Koçkar, M. K., Akgün, H., & Rathje, E. M. (2010). Evaluation of site conditions for the Ankara Basin of Turkey based on seismic site characterization of near-surface geologic materials. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 30(1-2), 8-20.
• Kulhawy, F. H., & Mayne, P. W. (1990). Manual on estimating soil properties for foundation design (No. EPRI-EL-6800). Electric Power Research Inst., Palo Alto, CA (USA); Cornell Univ., Ithaca, NY (USA).
• Lohnes, R. (1974). Geological report on Ankara Clay, M.E.T.U. Department of Civil Engineering, Ankara (Unpublished).
• Met, I., & Akgün, H. (2015). Geotechnical evaluation of Ankara clay as a compacted clay liner. Environmental Earth Sciences, 74(4), 2991-3006.
• Mirata, T. (1976). Short term stability of slopes in Ankara clay. Ph.D. thesis. University of London.
• Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (M.T.A.) (1954), ODTÜ Kampüs Alanında Yürütülen Jeolojik Sondaj Çalışmaları.
• Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (M.T.A.) (2002), ODTÜ Kampüs Alanında Yürütülen Jeolojik ve Hidrojeolojik Sondaj Çalışmaları.
• Nhuan, B. D. (1981). Effect of sample disturbance on the geotechnical properties of soft clay.
• Ördemir, T and Alyanak, I. (1965). Reports of soil studies of Stad Hotel, Kocatepe Mosque, Ziraat Bankasi, and Emlak Kredi Bankasi, Ankara (Unpublished work).
• Ördemir, I., Soydemir, C., Birand, A. (1977). Swelling problems of Ankara clays. 9th International Conference of Soil Mechanics and Foundation Engineering, Tokyo, 1, 243-247.
• Seed, H., Woodword, R.J. and Lundgren, R. (1962). Prediction of swelling potential of compacted clay. Journal of Soil Mechanic and Foundation Division, A.S.C.E, 88 (3), 53-87.
• Shimobe, S., & Spagnoli, G. (2019). Some relations among fall cone penetration, liquidity index, and undrained shear strength of clays considering the sensitivity ratio. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 78(7), 5029-5038.
• Sincan Belediyesi (2005). Çeşitli Mühendislik Jeoloji ve Geoteknik Bayındırlık İşleri için Sondaj Çalışmaları, Ankara.
• Stroud, M. A. (1974). The standard penetration test in insensitive clays and soft rocks, In Proceedings of the 1st European Symposium on Penetration Testing, Stockholm, Sweden, Vol. 2, No. 2, pp. 367-375.
• Sürgel, A. (1976). A Survey of the Geotechnical Properties of Ankara Soils, MSc Thesis, M.E.T.U. Civil Engineering Department, 96 Pages.
• Şahin, G. (2022). Investigation of Soil Behavior of Ankara Clay Based on Geotechnical Field and Laboratory Experiments. (MSc Thesis). Hacettepe University, Ankara.
• Van der Merwe, D.H. (1964). Prediction of Heave from the Plasticity Index and Percentage of Clay Fraction of Soils. Transactions of the South African Institution of Civil Engineers, 6, 103- 107.
• Yaman, G. (2007). Prediction of geotechnical properties of cohesive soils from in-situ test: an evaluation of a local database (MSc Thesis). Middle East Technical University.
• Yılmaz, I. (2000). Evaluation of shear strength of clayey soils by using their liquidity index, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 59(3), 227-229.
• Yılmaz, U. (2006). Ankara kilinin (Çankaya-Ankara) sıkışma-kabarma özelliklerinin incelenmesi, S.D.U., MSc Thesis.
• Yüncü, H. (1972). An Investigation of Volume Change of Ankara Clay, MSc Thesis, M.E.T.U., Civil Eng. Dept., 52 pages.