Investigation of liquefaction potential of sand-tire granulated rubber mixture that used around the buried pipes with shake table tests

Abstract

Liquefaction causes major deformations in infrastructures. The rapidly increasing of scrap car tires causes to find new areas to recycle them. It has been seen that granular rubbers to be an effective filling material with their density, permeability, compressibility and also damping characteristics for liquefaction remedation. Firstly, this study aims to explain the effect of rubbers mixed with sand on the liquefaction potential of the mixture during and after earthquakes. For this reason, one-dimensional shaking table experiments were carried out with granular rubbers-sand backfills in a large scale laminar box with varying rubber diameters and varying ratios of rubber. Secondly, the study aims to explain the effect of these mixtures on pipeline performance when used as filling around buried pipelines. Lastly, this study focuses on the possibility of rubber to contaminate groundwater with inorganics. For this purpose, a series of batch tests and column leaching tests were performed. Consequently, mixing rubbers with sand is effective in liquefaction remedation. They reduce the pore water pressure thanks to the high permeability, affect the consolidation characteristics with its permeability and compressibility, also reduce the earthquake loads with their damping facilities. In order to prevent the buried pipelines from uplifting during an earthquake, a limit criteria is suggested to design of the pipe diameter, burial depth and filling conditions with a predicted seismic load. Rubbers aren’t hazardous for contaminating the inorganics into groundwater. If granular rubbers are used in environmentally sensitive areas, it is recommended to use them after a prewash process or soaking in water for a day.

Sıvılaşma yeraltı yapılarında büyük deformasyonlara ve yıkımlara sebep olmaktadır. Dünyada hızla artan hurda araba lastiği, geri dönüştürülebileceği alan arayışlarına yol açmıştır. Lastik granül kauçuk gibi dönüştürülmüş malzemelerin, yoğunluğu, geçirimliliği ve sıkışabilirliği ile etkili bir dolgu malzemesi olduğu görülmüştür. Bu çalışma ilk olarak deprem sırasında ve sonrasında granül kauçukların kumla beraber kullanılmasının karışımın sıvılaşma potansiyeline etkisini açıklamayı amaçlamıştır. Bu sebeple, farklı yarıçaplarda hazırlanan granül kauçuklar farklı oranlarda kum ile karıştırılmış, büyük boyutlu laminer kutu içinde gevşek, suya doygun dolgu olarak yerleştirilmiş, tek eksenli sarsma tablası deneyleri yapılmıştır. İkinci olarak ise bu karışımların gömülü boru hatları etrafındaki dolgular olarak kullanılması durumunda boru hatları performansı üzerine etkisini açıklamayı hedeflemiştir. Bu çalışmanın son kısmı, granül kauçuk-kum dolgularının, yeraltı suyunu sızan inorganikler ile kirletme ihtimali üzerine odaklanmıştır. Bu amaçla karışımlarla bir dizi karışım deneyi ve kolon sızma deneyleri yapılmıştır. Sonuç olarak, granül kauçukların kumla karıştırılmasının sıvılaşma iyileştirmesinde etkili olduğu, granül kauçukların yüksek geçirimliliği sayesinde sadece oluşacak boşluk suyu basıncını azaltmakla kalmadığı, sıkışabilirliliği ile de dolgunun konsolidasyon karaterini çok etkilediği ve deprem yükünü sönümlendirdiği görülmüştür. Gömülü boruların deprem sırasında yukarı hareketini engellemek için bir boru çapı boru gömülü derinliğinin, dolgu koşullarının ve sismik yükleme koşulunun beraber değerlendirildiği dizayn için bir limit kriteri sunulmuştur. Sonuç olarak granül kauçukların doğal ortamda inorganik elementlerin yeraltı suyuna karışması açısından tehlikeli değildir. Granül kauçuklar çevresel koşullar açısından hassas alanlarda kullanılacak ise kullanmadan önce ön yıkama yapılması ya da bir gün süreyle suda bekletilmesi önerilmiştir.