Estimation of swelling pressure using simple soil indices

Abstract

In arid to semiarid regions, damage from expansive soils to light structures in the long term may be as costly as damage by major natural hazards. Swell characteristics, including swell pressure, of expansive soils have been the subject of numerous studies. Studies examining this property employ almost exclusively the conventional oedometer apparatus, which indirectly measures swell pressure. The results of such studies are often speculative. This investigation covers 1000 swell tests on 124 soil samples, using constant swell and free swell tests. Identical specimens at different initial water contents and dry densities were constituted through static compaction for each soil sample. Atterberg limits were incorporated into regression analyses along with the water content and dry density data. The resulting empirical relationship reasonably predicts the swell pressure. The correlation between the data from constant volume and free swell tests was even more conclusive. Comparing the empirical form obtained from this investigation and the previously published two equations reveals that the other relationships dramatically underestimated the swell pressure, which was attributed to the use of indirect methods.

Özet

Kurak ve yarı kurak bölgelerde şişen zeminlerin hafif yapılarda neden olduğu hasarın boyutu toplamda büyük doğal afetlerin neden olduğu hasar kadar olabilmektedir. fiişen zeminlerin şişme basıncı dahil olmak üzere birçok özelliği değişik çalışmalara konu olmuştur. fiişme basıncı bugüne kadar hemen hemen istisnasız biçimde geleneksel ödometre deneyi ile tayin edilmiştir. Zeminlerin şişme basıncını dolaylı olarak ölçen bu yöntem çoğu zaman spekülatif sonuçlar vermektedir. Bu çalışmada 124 zemin numunesi üzerinde sabit hacimli şişme ve serbest şişme deney yöntemleri kullanılarak 1000 adet deney yapılmıştır. Her bir zemin numunesi üzerinde statik kompaksiyon deneyleri yapılarak, farklı su içeriği ve farklı kuru yoğunluklarda özdeş örnekler türetilmiştir. Zemin numunelerine ait Atterberg limitleri, ilksel su içerikleri ve kuru yoğunlukları regresyon analizine tabi tutulmuştur. Sonuçta elde edilen ampirik ilişki ile şişme basıncı makul bir doğruluk düzeyinde hesaplanabilmektedir. Sabit hacimli şişme deneyi ile serbest şişme deneyinden elde edilen sonuçlar arasındaki korelasyon daha anlamlı sonuçlar vermiştir. Bu çalışmadan elde edilen ampirik ilişki ile daha önce yayınlanmış iki ampirik ilişkinin karşılaştırması yapıldığı zaman, önceden yayınlanmış ilişkilerin şişme basıncını olduğundan çok küçük hesapladıkları görülmüş ve bunun nedeninin şişme basıncını belirlemede dolaylı yöntemlerden kullanılması olduğu belirtilmiştir.