Journals / Yerbilimleri / 2026 / Cilt: 47 Sayı: 2

Assessing the Initial Water Content on Swelling Percentage of Soils Through New Approaches

Başlangıç Su İçeriğinin Zeminlerin Şişme Yüzdesi Üzerindeki Etkisinin Yeni Yaklaşımlar Aracılığıyla Değerlendirilmesi

Ali Samet Öngen(KÜTAHYA DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ)0000-0002-4019-7157
Zeynal Abiddin Ergüler(KÜTAHYA DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ)0000-0003-2324-7746
Pages
139–154
Publication Date
2026-08-31
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

In addition, a new approach called Swelling Percentage Indicator (ŞYG) has been proposed to practically estimate the swelling percentages of soils.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:Expansive soils, one of the most significant geotechnical problems worldwide, pose a significant threat to engineering structures.
📊
Key Findings & Data:Fluctuations in water content, particularly in arid and semi-arid regions, are one of the most important factors affecting the swelling percentage of soils.
💡
Conclusion & Impact:In addition, a new approach called Swelling Percentage Indicator (ŞYG) has been proposed to practically estimate the swelling percentages of soils.
🔬Design:Araştırma Makalesi
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:Başlangıç su içeriği · Killi zeminler · Şişen zeminler

Abstract

Expansive soils, one of the most significant geotechnical problems worldwide, pose a significant threat to engineering structures. Fluctuations in water content, particularly in arid and semi-arid regions, are one of the most important factors affecting the swelling percentage of soils. In these environments, the volumetric expansion and contraction cycles of expansive soils during rainy and dry periods can cause damage to lightweight structures, houses represent horizontal architecture, and infrastructure built on or within the soils. While numerous studies in the literature have examined the relationship between soil swelling properties and physical-index properties, the effects of changes in initial water content on swelling percentage have not been adequately investigated. To investigate the effect of initial water content on the swelling percentage of soils, soil samples were prepared at a constant dry unit weight and under different initial water content conditions. The swelling test results revealed a statistically significant linear correlation between initial water content and swelling percentage. Regression analyses were conducted between the constants "a" and "b" obtained in the equations between swelling percentage and water content, and the soil index and physical properties, and mathematical equations with high correlation coefficients were obtained. In addition, a new approach called Swelling Percentage Indicator (ŞYG) has been proposed to practically estimate the swelling percentages of soils.

Özet

Dünya üzerinde en önemli jeoteknik problemlerden biri olan şişen zeminler, mühendislik yapıları için önemli bir tehdit oluşturmaktadır. Özellikle kurak ve yarı kurak bölgelerde meydana gelen su içeriğindeki dalgalanma, zeminlerin şişme yüzdesini etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Bu ortamlarda, şişen zeminler yağışlı ve kurak dönemlerde hacimsel olarak genişleme ve büzülme döngüleri, zeminlerin üzerine veya içine inşa edilen hafif yapılarda, yatay mimariye sahip evler ve altyapılarda hasara yol açmaktadır. Literatürde birçok araştırmada zeminlerin şişme özellikleri ile fiziksel-indeks özellikler arasındaki ilişkiyi incelemiş olsa da başlangıç su içeriğindeki değişikliklerin şişme yüzdesi üzerindeki etkileri yeterince araştırılmamıştır. Çalışma kapsamında, başlangıç su içeriğinin, zeminlerin şişme yüzdesi üzerindeki etkisini incelemek için sabit kuru birim hacim ağırlığında farklı başlangıç su içeriği koşullarında zemin örnekleri hazırlanmıştır. Şişme testi sonuçları, başlangıç su içeriği ile şişme yüzdesi arasında istatistiksel olarak anlamlı doğrusal bir korelasyon olduğunu ortaya koymuştur. Şişme yüzdesi-su içeriği arasındaki eşitliklerde elde edilen “a” ve “b” sabitleri ile zeminlerin indeks ve fiziksel özellikleri arasında regresyon analizleri gerçekleştirilmiş ve belirleme katsayısı yüksek matematiksel eşitlikler elde edilmiştir. Ayrıca, zeminlerin şişme yüzdelerinin pratik yoldan tahmin edilmesini sağlayan Şişme Yüzdesi Göstergesi (ŞYG) olarak isimlendirilen yeni bir yaklaşım önerilmiştir.

🔖

Cite This Article

Öngen, A. S., Ergüler, Z. A. (2026). Assessing the Initial Water Content on Swelling Percentage of Soils Through New Approaches. Yerbilimleri, Cilt: 47 Sayı: 2, 139–154. https://doi.org/10.17824/yerbilimleri.1802711

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (22)

  1. Akbay, A. 1972. Ankara killerinin şişme özellikleri üzerine araştırmalar. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 5(1), 25–34.
  2. Birand, A. 1978. Şişen Zeminlerin Mühendislik Özellikleri. İTÜ Mühendislik Fakültesi Yayınları, İstanbul, 156s.
  3. Chen, F.H. 1975. Foundations on Expansive Soils. Elsevier, Amsterdam, 295s.
  4. Chen, F.H. 1988. Foundations on Expansive Soils. 2nd ed. Elsevier, Amsterdam, 295s.
  5. Eldemary, M. 2004. Effect of soil suction on the behavior of expansive soils. Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Geotechnical Engineering, 157(3), 161–170. DOI: 10.1680/geng.2004.157.3.161
  6. Eldemary, M. 2024. Influence of initial water content on the swelling potential of clayey soils. Geotechnical Research Journal, 41(2), 112–123. DOI: 10.1016/j.georesj.2024.112123
  7. Ergüler, Z.A. 2001. Ankara killerinin mühendislik özelliklerinin incelenmesi. Doktora Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 201s, Ankara.
  8. 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. DOI: 10.1016/S0013-7952(02)00205-1
  9. Erzin, Y., & Erol, O. 2004. Ankara killerinin şişme davranışlarının ampirik yöntemlerle tahmini. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 28(2), 35–47.
  10. Fattah, M.Y., Al-Saidi, A.H., & Omran, H.A. 2015. Swelling behavior of compacted unsaturated expansive soils. Geomechanics and Geoengineering, 10(1), 39–55. DOI: 10.1080/17486025.2014.951494
  11. Han, T., Zhang, Q., & Liu, Y. 2024. Role of initial moisture content on anisotropy and stress distribution in expansive soils. Applied Clay Science, 245, 106823. DOI: 10.1016/j.clay.2024.106823
  12. Holtz, W.G., & Gibbs, H.J. 1956. Engineering properties of expansive clays. Transactions of the American Society of Civil Engineers, 121(1), 641–663.
  13. Keskin, M., Yıldız, S., & Demir, A. 2023. Swelling pressure of bentonite under varying initial water contents. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 82(5), 119–132. DOI: 10.1007/s10064-023-03138-9
  14. Kim, J., Lee, S., & Park, H. 2023. Effect of dry density and initial water content on swelling behavior of bentonites. Applied Geotechnics, 18(2), 201–215. DOI: 10.1016/j.apgeotech.2023.105932
  15. Komornik, A., & David, D. 1969. Prediction of swelling pressure of clays. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, 95(SM1), 209–225.
  16. Nelson, J.D., Miller, D.J., & Overton, D.D. 2015. Expansive Soils: Problems and Practice in Foundation and Pavement Engineering. Wiley, Hoboken, NJ, 398s.
  17. Rao, S.M., Reddy, B.V.V., & Muttharam, M. 2004. The role of suction on swelling behavior of compacted expansive clays. Canadian Geotechnical Journal, 41(3), 701–709. DOI: 10.1139/t04-006
  18. Seed, H.B., Woodward, R.J., & Lundgren, R. 1962. Prediction of swelling potential for compacted clays. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, 88(SM3), 53–87.
  19. STSC Inc. 2010. Statgraphics Centurion XVI User Manual. STSC Inc., Rockville, MD, 215s.
  20. Taherdangkoo, R., Ahmadi, M.M., & Esmaeili, H. 2024. Effect of initial moisture and density on swelling and cracking of compacted clays. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 16(3), 421–433. DOI: 10.1016/j.jrmge.2024.02.009
  21. Yılmaz, İ. 2006. Indirect estimation of the swelling percent and a new classification of soils depending on liquid limit and cation exchange capacity. Engineering Geology, 85(3–4), 295–305. DOI: 10.1016/j.enggeo.2006.03.001
  22. Zhong, R., Li, H., & Wang, J. 2022. Influence of density and water content on shrinkage and cracking of compacted clays. Soils and Foundations, 62(6), 101176. DOI: 10.1016/j.sandf.2022.101176