SlipSurface IQ Correlation — teori

SlipSurface IQ Correlation'ın ne hesapladığı ve yöntemlerin nerede geçerliliğini yitirdiği. z derinliği zemin yüzeyinden ölçülür; gerilmeler kPa cinsindendir, pa = 101,325 kPa.

Aşağıdaki her korelasyon ampiriktir. Her biri belirli bir zemin, deney ve ekipman kümesine uydurulmuştur ve saçılımı çoğu kez iki kattır. Programın değerleri ilk tahmindir; sahanın kendi laboratuvar ve yerinde deneyleriyle ve mühendislik yargısıyla kontrol edilmelidir — onların yerine geçmez.

1. Yerinde gerilmeler

σv0(z) = su seviyesinin üstünde Σ γ·Δz, altında Σ γsat·Δz; su seviyesinin altında u0 = γw·(z − zw); σ'v0 = σv0 − u0. Son tabaka, yalnızca gerilmeler için, profilin altında devam ediyormuş gibi alınır. Her tabakanın temsil gerilmeleri orta derinliktekilerdir.

Girilen bir birim hacim ağırlık olduğu gibi kullanılır. Girilmemişse, faz bağıntılarından ve CPT'den (Robertson & Cabal 2010) alınır ve diğer parametreler gibi birleştirilir; ikisi de yoksa tipik bir değer (granülerde 18 / 20 kN/m³, kohezyonluda 18 / 18,5 kN/m³) uyarıyla kullanılır. CPT'nin birim hacim ağırlığı yalnızca qt ve Rf'yi gerektirir, bu yüzden gerilmelerden önce bulunur.

2. Laboratuvar sonuçları

PI = LL − PL          LI = (w − PL)/PI          IC = (LL − w)/PI
e0 ölçülür, ya da doygun zeminde (kil veya su seviyesinin altındaki tabaka) e0 = w·Gs
γd = Gs·γw/(1 + e0)   γsat = (Gs + e0)·γw/(1 + e0)   γ = γd·(1 + w)   (S < 1)

USCS grubu (ASTM D2487), çakıl ve ince dane oranlarından ve ince danelerin Casagrande abağındaki plastisitesinden bulunur (A çizgisi PI = 0,73·(LL − 20), üstünde 4 ≤ PI ≤ 7 için CL-ML). Granülometri eğrisi olmadan Cu ve Cc bilinmez; bu yüzden temiz iri daneli zemin SW/SP (veya GW/GP), Atterberg limitsiz ince daneli zemin M/C olarak bildirilir.

3. SPT

N60 = N·CE·CB·CS·CR                                 (Skempton 1986; Youd vd. 2001)
    CE = ER/60
    CB = 1,00 (65–115 mm), 1,05 (150 mm), 1,15 (200 mm)
    CS = 1,0 standart numune alıcı, gömleksiz 1,2
    CR = 0,75 (< 4 m), 0,85 (4–6 m), 0,95 (6–10 m), 1,00 (≥ 10 m) tij boyu için
         (tij boyu = derinlik + yüzeyin üstündeki tij)
(N1)60 = CN·N60,  CN = (pa/σ'v0)^0.5  (Liao & Whitman 1986)
                  CN = 2/(1 + σ'v0/pa) (Skempton 1986, normal konsolide ince kum)
                  CN ≤ 1,7

%60 enerjili bir çekicin arazi darbe sayısı için yazılmış korelasyonlar N60'ı alır. N ≥ 50, ret (refu) olarak işaretlenir.

4. CPT(u)

Robertson (2009):

qt  = qc + u2·(1 − a)
Rf  = fs/qt,  Fr = fs/(qt − σv0),  Bq = (u2 − u0)/(qt − σv0),  Qt = (qt − σv0)/σ'v0
Qtn = [(qt − σv0)/pa]·(pa/σ'v0)^n
Ic  = √[(3.47 − log Qtn)² + (log Fr + 1.22)²]
n   = 0.381·Ic + 0.05·σ'v0/pa − 0.15 ≤ 1          (yakınsayana kadar iterasyonla)

Ic'den zemin davranış tipi bölgeleri: 7 (< 1,31), 6 (1,31–2,05), 5 (2,05–2,60), 4 (2,60–2,95), 3 (2,95–3,60), 2 (> 3,60). 1, 8 ve 9 numaralı bölgeler Ic'yi değil, abaktaki konumu gerektirir ve atanmaz. qt ≤ σv0 veya fs ≤ 0 olan bir okuma normalleştirilemez ve dışarıda bırakılır.

5. Korelasyonlar

parametre	korelasyon	formül
γ	Robertson & Cabal (2010)	γ/γw = 0.27·log Rf + 0.36·log(qt/pa) + 1.236
Dr	Skempton (1986)	Dr = √[(N1)60/60]
	Idriss & Boulanger (2008)	Dr = √[(N1)60/46]
	Meyerhof (1957)	Dr = 21·√[N60/(σ'v0/98.1 + 0.7)]
	Jamiolkowski et al. (1985)	Dr = −98 + 66·log[qc/√σ'v0] (t/m²)
	Baldi et al. (1986)	Dr = ln[qc/(157·σ'v0^0.55)]/2.41 (kPa)
	Kulhawy & Mayne (1990)	Dr = √(qt1/305), qt1 = (qt/pa)/√(σ'v0/pa)
φ' (kum)	Wolff (1989)	φ' = 27.1 + 0.3·N60 − 0.00054·N60²
	Hatanaka & Uchida (1996)	φ' = √[20·(N1)60] + 20
	Schmertmann (1975); Kulhawy & Mayne (1990)	φ' = arctan[N60/(12.2 + 20.3·σ'v0/pa)]^0.34
	Robertson & Campanella (1983)	φ' = arctan[0.1 + 0.38·log(qt/σ'v0)]
	Kulhawy & Mayne (1990)	φ' = 17.6 + 11·log qt1
φ' (kil)	Kenney (1959); Terzaghi, Peck & Mesri (1996)	sin φ' = 0.8 − 0.094·ln PI
	Sorensen & Okkels (2013)	φ' = 43 − 10·log PI
cu	Stroud (1974)	cu = f1·N60, f1 6,5 kPa (PI 15) ile 4,2 kPa (PI ≥ 60) arasında
	Hara et al. (1974)	cu = 29·N60^0.72
	Terzaghi & Peck (1967)	cu = qu/2 = 6.25·N60
	Sivrikaya & Toğrol (2006)	cu = 4.32·N60
	Lunne et al. (1997); Robertson (2009)	cu = (qt − σv0)/Nkt
	Lunne et al. (1997)	cu = (u2 − u0)/NΔu
	serbest basınç	cu = qu/2
	Mesri (1975)	cu = 0.22·σ'p
σ'p	Mayne et al. (2002)	σ'p = 0.47·N60^m·pa, m = killer için 1, siltler için 0,9
	Kulhawy & Mayne (1990)	σ'p = 0.33·(qt − σv0)
	Stas & Kulhawy (1984)	σ'p = pa·10^(1.11 − 1.62·LI)
K0	Jaky (1944); Mayne & Kulhawy (1982)	K0 = (1 − sin φ')·OCR^sin φ'
E' (kum)	Kulhawy & Mayne (1990)	E = α·pa·N60, α = 10 (FC ≤ %12), 5 (FC > %12)
	Bowles (1996)	E = 500·(N60 + 15) kPa
	Schmertmann et al. (1978)	E = 2.5·qc
	Robertson (2009)	E = 0.015·10^(0.55·Ic + 1.68)·(qt − σv0)
Eu	Duncan & Buchignani (1976)	Eu = (Eu/cu)·cu, oran girilir (varsayılan 300)
M	Robertson (2009)	M = αM·(qt − σv0); αM = Ic > 2,2 için Qt ≤ 14, değilse 0.0188·10^(0.55·Ic + 1.68)
Cc	Skempton (1944)	Cc = 0.009·(LL − 10)
	Azzouz et al. (1976)	Cc = 0.40·(e0 − 0.25)
	Nishida (1956)	Cc = 1.15·(e0 − 0.35)
	Koppula (1981)	Cc = 0.01·w
	Wroth & Wood (1978)	Cc = 0.5·Gs·PI/100
Cr	Nagaraj & Murty (1985)	Cr = 0.0463·(LL/100)·Gs
	Kulhawy & Mayne (1990)	Cr = 0.15·Cc (Cr/Cc ≈ 0.1–0.2)
Cα	Mesri & Godlewski (1977)	Cα = 0.04·Cc
	Mesri (1973)	Cα = 0.0001·w
cv	Terzaghi	cv = k·M/γw, k ve M aynı CPT okumasından
Vs	Imai & Tonouchi (1982)	Vs = 97·N60^0.314
	Ohta & Goto (1978)	Vs = 85.35·N60^0.348
	İyisan (1996)	Vs = 51.5·N60^0.516
	Robertson (2009)	Vs = [αvs·(qt − σv0)/pa]^0.5, αvs = 10^(0.55·Ic + 1.68)
	Mayne (2006)	Vs = 118.8·log fs + 18.5
G0	elastisite	G0 = (γ/g)·Vs², su seviyesinin altında γsat
k	Hazen (1911)	k = 0.01·D10² m/s, D10 mm cinsinden
	Robertson (2010)	k = 10^(0.952 − 3.04·Ic) (Ic ≤ 3.27), 10^(−4.52 − 1.37·Ic) (3.27 < Ic < 4)

Her korelasyon yalnızca yazıldığı zemine uygulanır: bağıl sıkılık, deneylerden içsel sürtünme açısı ve drenajlı modül granüler tabakalara; drenajsız dayanım, σ'p, sıkışma indisleri ve cv kohezyonlu tabakalara; γ, M, Vs, G0 ve k ikisine de. Granüler bir tabakada OCR = 1 varsayılır.

6. Deneylerden tabakaya

Her korelasyon, her SPT ve CPT derinliğinde hesaplanır ve değerler tabakadaki deneyler üzerinden ortalanır — aritmetik olarak; k ve cv bunun dışındadır, büyüklük mertebelerine yayıldıkları için geometrik ortalanır. Laboratuvar korelasyonları tabaka başına tek değer verir. Türetilen parametreler birbirlerine ihtiyaç duydukları sırayla gelir:

1. OCR = σ'p/σ'v0, tabaka ortasında, seçilen σ'p'den;
2. Mesri'nin cu = 0,22·σ'p'si diğer drenajsız dayanımlara katılır;
3. K0, seçilen φ' ve OCR'den;
4. Eu = (Eu/cu)·cu, seçilen cu'dan;
5. Cr = 0,15·Cc ve Cα = 0,04·Cc, seçilen Cc'den, kendi korelasyonlarına katılır;
6. G0, seçilen Vs ve birim hacim ağırlıktan.

7. Seçim

Her parametre için değer, kullanıcının onun için seçtiği korelasyondur — ya da o korelasyonun tabakada verisi yoksa hepsinin birleşimi, uyarıyla. Şunlarla birleştirilir:

• medyan (varsayılan: diğerlerinden çok uzak bir korelasyonu en az oynatır),
• ortalama, ya da
• ortalamanın temkinli tahmini (Schneider 1997): dayanım veya rijitlik için (Dr, φ', cu, σ'p, OCR, E', Eu, M, Vs, G0, cv) Xm − 0,5·s, sıkışabilirlik için (Cc, Cr, Cα) Xm + 0,5·s, korelasyonların aralığı içinde tutulur. Diğer parametreler medyanı alır.

k ve cv her zaman logaritmalarıyla birleştirilir. Rapor ve arayüz, her korelasyonun değerini seçimin yanında, kaynağı, arkasındaki deney sayısı ve korelasyonlar arasındaki aralıkla birlikte gösterir.

8. Parametreleri aktarma

SlipSurface IQ Settle, her tabakanın γ, γsat, E, ν, Cc, Cr, e0, OCR, cv ve Cα değerlerini ve su seviyesini alır. Settle'ın kohezyonlu bir tabakanın modülü drenajsız olandır; bu yüzden Eu, ν = 0,5 ile gönderilir. SlipSurface IQ Bearing, γ, γsat, c' = 0, φ', cu, E ve ν'yi alır. Yalnızca zemin aktarılır; temel ve seçenekler alıcı programın varsayılanlarında kalır. Türetilemeyen bir parametre sıfır yazılır ve alıcı program, gerektiğinde bunu belirtir.

Kaynaklar

• Azzouz, A.S., Krizek, R.J. & Corotis, R.B. (1976). Regression analysis of soil compressibility. Soils and Foundations 16(2), 19–29.
• Baldi, G., Bellotti, R., Ghionna, V., Jamiolkowski, M. & Pasqualini, E. (1986). Interpretation of CPTs and CPTUs; 2nd part: drained penetration of sands. 4th Int. Geotechnical Seminar, Singapore, 143–156.
• Bowles, J.E. (1996). Foundation Analysis and Design, 5th ed. McGraw-Hill.
• Duncan, J.M. & Buchignani, A.L. (1976). An Engineering Manual for Settlement Studies. University of California, Berkeley.
• Hara, A., Ohta, T., Niwa, M., Tanaka, S. & Banno, T. (1974). Shear modulus and shear strength of cohesive soils. Soils and Foundations 14(3), 1–12.
• Hatanaka, M. & Uchida, A. (1996). Empirical correlation between penetration resistance and internal friction angle of sandy soils. Soils and Foundations 36(4), 1–9.
• Hazen, A. (1911). Discussion of "Dams on sand foundations". Transactions ASCE 73, 199–203.
• Idriss, I.M. & Boulanger, R.W. (2008). Soil Liquefaction During Earthquakes. EERI MNO-12.
• Imai, T. & Tonouchi, K. (1982). Correlation of N value with S-wave velocity and shear modulus. 2nd European Symposium on Penetration Testing, Amsterdam, 67–72.
• İyisan, R. (1996). Zeminlerde kayma dalgası hızı ile penetrasyon deney sonuçları arasındaki bağıntılar. İMO Teknik Dergi 7(2), 1187–1199.
• Jaky, J. (1944). The coefficient of earth pressure at rest. Journal of the Society of Hungarian Architects and Engineers, 355–358.
• Jamiolkowski, M., Ladd, C.C., Germaine, J.T. & Lancellotta, R. (1985). New developments in field and laboratory testing of soils. 11th ICSMFE, San Francisco, 1, 57–153.
• Kenney, T.C. (1959). Discussion of "Geotechnical properties of glacial lake clays". Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE 85(SM3), 67–79.
• Koppula, S.D. (1981). Statistical estimation of compression index. Geotechnical Testing Journal 4(2), 68–73.
• Kulhawy, F.H. & Mayne, P.W. (1990). Manual on Estimating Soil Properties for Foundation Design. EPRI EL-6800, Electric Power Research Institute, Palo Alto.
• Liao, S.S.C. & Whitman, R.V. (1986). Overburden correction factors for SPT in sand. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE 112(3), 373–377.
• Lunne, T., Robertson, P.K. & Powell, J.J.M. (1997). Cone Penetration Testing in Geotechnical Practice. Blackie Academic & Professional.
• Mayne, P.W. (2006). In-situ test calibrations for evaluating soil parameters. Characterisation and Engineering Properties of Natural Soils, Taylor & Francis.
• Mayne, P.W., Christopher, B.R. & DeJong, J. (2002). Subsurface Investigations — Geotechnical Site Characterization. FHWA NHI-01-031, Federal Highway Administration.
• Mayne, P.W. & Kulhawy, F.H. (1982). K0–OCR relationships in soil. Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE 108(GT6), 851–872.
• Mesri, G. (1973). Coefficient of secondary compression. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE 99(SM1), 123–137.
• Mesri, G. (1975). Discussion of "New design procedure for stability of soft clays". Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE 101(GT4), 409–412.
• Mesri, G. & Godlewski, P.M. (1977). Time- and stress-compressibility interrelationship. Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE 103(GT5), 417–430.
• Meyerhof, G.G. (1957). Discussion on research on determining the density of sands by spoon penetration testing. 4th ICSMFE, London, 3, 110.
• Nagaraj, T.S. & Murty, B.R.S. (1985). Prediction of the preconsolidation pressure and recompression index of soils. Geotechnical Testing Journal 8(4), 199–202.
• Nishida, Y. (1956). A brief note on compression index of soil. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE 82(SM3), 1027.
• Ohta, Y. & Goto, N. (1978). Empirical shear wave velocity equations in terms of characteristic soil indexes. Earthquake Engineering & Structural Dynamics 6, 167–187.
• Robertson, P.K. (2009). Interpretation of cone penetration tests — a unified approach. Canadian Geotechnical Journal 46(11), 1337–1355.
• Robertson, P.K. (2010). Estimating in-situ soil permeability from CPT & CPTu. 2nd International Symposium on Cone Penetration Testing, Huntington Beach.
• Robertson, P.K. & Cabal, K.L. (2010). Estimating soil unit weight from CPT. 2nd International Symposium on Cone Penetration Testing, Huntington Beach.
• Robertson, P.K. & Campanella, R.G. (1983). Interpretation of cone penetration tests. Part I: Sand. Canadian Geotechnical Journal 20(4), 718–733.
• Schmertmann, J.H. (1975). Measurement of in situ shear strength. ASCE Specialty Conference on In Situ Measurement of Soil Properties, Raleigh, 2, 57–138.
• Schmertmann, J.H., Hartman, J.P. & Brown, P.R. (1978). Improved strain influence factor diagrams. Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE 104(GT8), 1131–1135.
• Schneider, H.R. (1997). Definition and determination of characteristic soil properties. 14th ICSMFE, Hamburg, 4, 2271–2274.
• Sivrikaya, O. & Toğrol, E. (2006). Determination of undrained strength of fine-grained soils by means of SPT and its application in Turkey. Engineering Geology 86(1), 52–69.
• Skempton, A.W. (1944). Notes on the compressibility of clays. Quarterly Journal of the Geological Society 100, 119–135.
• Skempton, A.W. (1986). Standard penetration test procedures and the effects in sands of overburden pressure, relative density, particle size, ageing and overconsolidation. Géotechnique 36(3), 425–447.
• Sorensen, K.K. & Okkels, N. (2013). Correlation between drained shear strength and plasticity index of undisturbed overconsolidated clays. 18th ICSMGE, Paris, 423–428.
• Stas, C.V. & Kulhawy, F.H. (1984). Critical Evaluation of Design Methods for Foundations under Axial Uplift and Compression Loading. EPRI EL-3771.
• Stroud, M.A. (1974). The standard penetration test in insensitive clays and soft rocks. European Symposium on Penetration Testing, Stockholm, 2.2, 367–375.
• Terzaghi, K. & Peck, R.B. (1967). Soil Mechanics in Engineering Practice, 2nd ed. Wiley.
• Terzaghi, K., Peck, R.B. & Mesri, G. (1996). Soil Mechanics in Engineering Practice, 3rd ed. Wiley.
• Wolff, T.F. (1989). Pile capacity prediction using parameter functions. Predicted and Observed Axial Behavior of Piles, ASCE GSP 23, 96–106.
• Wroth, C.P. & Wood, D.M. (1978). The correlation of index properties with some basic engineering properties of soils. Canadian Geotechnical Journal 15(2), 137–145.
• Youd, T.L. et al. (2001). Liquefaction resistance of soils: summary report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF workshops. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE 127(10), 817–833.