The effect of soil type on dry unit volume weight internal friction angle

Abstract

Zeminler doğada sadece doygun halde değil, aynı zamanda kısmen doygun veya kuru halde bulunabilir. Kayma dayanımı, zemin kütlesinin yapısal yükler altında stabilitesini kontrol eden, zeminin göçme gerçekleşmeden karşı koyabileceği en büyük dayanım kayma gerilmesi olarak tanımlanmaktadır. İçsel sürtünme açısı ve kohezyon gibi zeminin kayma parametreleri hem arazi hem de laboratuvar deneyleri ile elde edilebilmektedir. Laboratuvarda, zeminlerin içsel sürtünme açısını ve kohezyon değerlerini belirlemek için yapılan en yaygın deneylerden biri direk kesme deneyidir. Bu çalışma kapsamında, tamamen kuru zeminlerin dayanım parametrelerinin, farklı relatif sıkılıklar ve normal gerilmelerdeki değişimleri incelenmiştir. Kumun kohezyonunun sıfır olduğu varsayımı ile karşılaştırma yalnızca içsel sürtünme açısına bağlı olarak yapılmıştır. Elde edilen kayma mukavemeti açısı değerleri ile rölatif sıkılık ve normal gerilme ilişkisi, zemin tane çapı değişimi parametresi de göz önünde bulundurularak incelenmiştir. Bu çalışmada dört farklı kum türü kullanılmıştır. Etkileri analiz etmek için, ortalama dane çapı (D50), üniformluk katsayısı (Cu) ve eğrilik katsayısı (Cc) gibi kumların temel özellikleri kullanılmıştır. Doğrudan kesme testlerinden elde edilen sonuçlar, iyi derecelendirilmiş kumun içsel sürtünme açısının, kötü derecelendirilmiş kumdan daha yüksek olduğunu göstermektedir. İçsel sürtünme açısı genellikle ortalama dane çapı ve rölatif sıkılık (Dr) arttıkça artmıştır. İçsel sürtünme açısının tane büyüklüğü, kum tipi, rölatif sıkılık ve uygulanan normal gerilmeye bağlı olarak değiştiği görülmüştür. Numunelerin test edildiği rölatif sıkılıklarda, içsel sürtünme açısı gibi fiziksel özelliklerin artışını içeren normal gerilmedeki artışla birlikte maksimum ve artık kayma gerilmesinde de bir artış olduğu görülmüştür.

Soils can be found not only in saturated form but also partially saturated or dry in nature. The basic engineering property of the soil that controls the stability of the soil mass under structural loads is defined as shear strength. The internal friction angle and cohesion of the soil can be determined by both laboratory and field tests. One of the most common tests to determine internal friction angle and cohesion values in the laboratory is direct shear tests. In the experimental study, the change of strength parameters of completely dry soils were investigated for different relative densities and normal stresses. Direct shear test, which is one of the most used in the literature, was used. For this study, the changes of strength parameters of completely dry soils for different relative densities and normal stresses were investigated. The comparison with the assumption that the cohesion of the sand is zero was made only based on the internal friction angle. The obtained internal friction angle, the relative density and normal stress relationship were examined by considering the grain size distribution of soils. Four different type of sands were used in this study. The essential properties of the sands, such as the median particle diameter (D50), coefficient of uniformity (Cu), and coefficient of curvature (Cc), were used to analyze the effects. Conclusions from the direct shear tests represent that the extent of the angle of shearing resistance of the well graded sand is higher than the poor graded sand. The internal friction angle is usually increasing with increasing the median particle diameter (D50) and the relative density (Dr). It was achieved that the friction angle varies depending on the grain size, type of sand, relative density and five normal stress applied. It was obtained that maximum and ultimate shear stress increases with increasing internal friction angle for the same relative density.