Field Investigation-Effect of Coefficient of Consolidation and Relative Density on Cone Penetration Resistance

Abstract

Coefficient of consolidation (ch) and relative density (Dr) are major parameters to explain soil behavior of silty sands. In this study, it was aimed to compare the effects of ch and Dr of drained, partially drained and undrained soils on cone penetration resistance and excess pore water pressure. Several field tests; piezocone penetration test (CPTu), standard penetration test (SPT), pore pressure dissipation test (PPDT) and direct push permeability test (DPPT) were conducted on the Northern side of the Izmir Gulf at 20 different locations in 2013 by Ecemis et al. At each location between Cigli and Karsiyaka tests were performed 2.6 m apart from each other. The cone resistance qc, the frictional resistance fs, and pore water pressure behind cone u2 were obtained from CPTu tests. During the investigation, the effect of ch obtained from PPDT and DPPT which were conducted at the same depths for each borehole could be examined. SPT tests were used to estimate the Dr of the soil. The disturbed soil samples collected from the boreholes were classified as poorly graded clean sand (SP) to silty sand (SM) and clayey sand (SC). Results showed that qc decreased and u2 increased as the non-dimensional penetration rate (T= vd/ch) increased at the same Dr. From drained to undrained penetration, limit values for the T were determined, and it was seen that T and Dr influenced qc and u2 from medium dense to loose silty sands. Also, it was observed that u2 will be negative for denser silty sands.

Konsolidasyon katsayısı (ch) ve göreceli sıkılık (Dr), siltli kumların zemin davranışını açıklamada ana parametrelerdir. Bu çalışmada, drenajlı, kısmen drenajlı ve drenajsız zeminlerin ch ve Dr'nın koni penetrasyon direnci ve aşırı boşluk suyu basıncı üzerindeki etkilerinin karşılaştırılması amaçlanmıştır. Çeşitli saha testleri; piezokon penetrasyon testi (CPTu), direk itme geçirimlilik testi (DPPT), boşluk basıncı dağılım testi (PPDT) ve standart penetrasyon testi (SPT) 2013 yılında Ecemiş ve diğerleri tarafından İzmir Körfezi'nin kuzey tarafında 20 farklı noktada gerçekleştirilmiştir. Çiğli ve Karşıyaka arasındaki her lokasyonda testler birbirinden 2.6 m aralıklarla yapılmıştır. Koni uç direnci qc, sürtünme direnci fs ve koni arkasındaki boşluk suyu basıncı u2 CPTu testlerinden elde edildi. Araştırma sırasında, her bir sondaj kuyusu için aynı derinliklerde yürütülen PPDT ve DPPT'den elde edilen ch'nin etkisi incelenebilmiştir. Zeminin Dr değerini tahmin etmek için SPT testleri kullanıldı. Sondaj kuyularından alınan örselenmiş zemin örnekleri zayıf gradasyonlu temiz kumdan (SP) siltli kuma (SM) ve killi kuma (SC) kadar sınıflandırılmıştır. Sonuçlar, aynı Dr değerinde, boyutsuz penetrasyon oranı (T= vd/ch) arttıkça qc'nin azaldığını ve u2'nin arttığını göstermiştir. Drenajlıdan drenajsız penetrasyona kadar T için sınır değerler belirlenmiş ve T ve Dr'ın, orta yoğundan gevşek siltli kumlara kadar qc ve u2'u etkilediği görülmüştür. Ayrıca, daha yoğun siltli kumlar için u2'nin negatif olacağı gözlenmiştir.