ZEMİN İNCELEMESİ DERSİ. Yrd.Doç.Dr. Gökhan DEMİR

Transkript

1 ZEMİN İNCELEMESİ DERSİ Yrd.Doç.Dr. Gökhan DEMİR

2 Zemin incelemesi dersi gruplar 1. Standard Penetrasyon Deneyi (SPT) 2. Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) 3. Presiyometre Deneyi (PMT) 4. Vane (Veyn) Kesme Deneyi(VST) 5. Dilatometre Deneyi(DMT) 6. JEOFİZİK YÖNTEMLER Sismik araştırmalar Sismik yansıma Sismik kırılma 7.Karşıt kuyu sismiği Kuyu içi sismik(aşağı veya yukarı kuyu) Elektriksel Direnç Yöntemi (Rezistivite Yöntemi) 8.Mikrotremor Georadar (Yeraltı radarı) (GPR) 9.ZEMİN VE TEMEL ETÜDÜ RAPORU GENEL FORMATI

3 Zemin incelemesi tanımı Bir alanın altındaki arsanın derinliğine incelenmesine, zemin incelemesi (geoteknik inceleme, geoteknik etüt,vb) denir. Bir alanın, herhangi bir inşaat işi için uygunluğunu belirlemek, inşaatı güvenli ve ekonomik olarak projelendirmek ve uygulamak için zemin incelemesi gerekir. Zemin incelemesi ile zemini oluşturan tabakalar, tabakaların kalınlıkları, tabakalardaki zeminlerin özellikleri (doğal birim hacim ağırlıkları, su muhtevaları, porozite veya boşluk oranları, sıkılıkları, kıvam limitleri, sınıfları, kayma direnci parametreleri, konsolidasyon özellikleri) varsa yeraltı suyu ile ilgili bilgiler elde edilir.

4 Zemin incelemesinde amaç İnşa olunacak yapı için uygun temel tipi ve derinliğini seçmek Temel taşıma gücünün elde edilmesi Olası oturmaların tahmini Potansiyel temel problemleri (Örneğin şişen, göçebilen zemin, atık dolguları vb) Yeraltı su seviyesi tayini İstinat yapıları için yanal toprak basınçlarının hesabı Değişen zemin koşulları için inşaat yöntemi belirleme İnşa alanı seçimidir.

5 Zemin incelemesi tutarı Zemin incelemesinin tutarı, inşaat işinin toplam maliyetinin %0,1-%2 si arasında değişebilir. Böyle bir maliyetten kaçmak, gerek inşaat sırasında, gerekse inşaat bittikten sonra, bazı üzücü durumların ortaya çıkmasına neden olabilir. Zemin incelemesinin sonunda uygun temel sistemi seçilir, hesaplanır ve inşa edilir.

6 Zemin incelemesi yapılmamış veya hatalı yapılması durumlarına örnekler Zemin Etüdü hiç yapılmamış veya hatalı (Eksik) yapılmış projelerden Bazı Örnekler

7 Zemin incelemesi yapılmamış veya hatalı yapılması durumlarına örnekler Zemin Etüdü hiç yapılmamış veya hatalı (Eksik) yapılmış projelerden Bazı Örnekler

8 Zemin incelemesi yapılmamış veya hatalı yapılması durumlarına örnekler Zeminde Sıvılaşma Sonucunda Meydana gelen Hasarlar

9 Zemin incelemesi yapılmamış veya hatalı yapılması durumlarına örnekler

10 Zemin incelemesi yapılmamış veya hatalı yapılması durumlarına örnekler

11 Zemin incelemesi yapılmamış veya hatalı yapılması durumlarına örnekler

12 Zemin inceleme yöntemleri Zemin inceleme yöntemleri basit olarak şekildeki gibi sınıflandırılabilir: 1)Yüzey incelemeleri mevcut bilgilerin toplanması arazinin tanınması 2)İnceleme çukurları veya hendekleri 3)Sondajlar 4)Arazi deneyleri 5)Jeofizik yöntemler

13 1) Yüzey incelemeleri (mevcut bilgilerin toplanması) Mevcut haritalar -Tesviye eğrili arazi haritaları - Jeolojik haritalar - Arazinin bulunduğu bölgeyi kapsayan hali hazır haritalar vb. Bulunabiliyorsa (Baraj, yol vb. gibi geniş alanlara yayılan yapılarda) bölgenin hava fotoğrafları Mevcut zemin etüt raporları (komşu sahalar için) Yerel yapı yönetmeliği kuralları Kanalizasyon, elektrik, telefon vb. altyapı hatları geçiş yerlerine ilişkin bilgiler. Yakın yapılar ile ilgili bilgiler

14 1) Yüzey incelemeleri (arazinin tanınması) Arazinin ulaşılabilirliği Alt yapı hizmetlerinin varlığı Daha önceki oluşumların izleri Mevcut olan komşu yapıların durumları (çalkaklar, eğilmeler, vb.) Arazinin; yapılması öngörülen yapı ve çevre etkileri yönünden uygunluğu Zeminin; yapı maliyetini artırıcı, ıslah, sağlamlaştırma, fazla miktarda kazı ve dolgu gibi ek işler yaratıp yaratmadığı Doğal ve yapay nedenler yönünden, risk taşıyıp taşımadığı (heyelan,sel,deprem vb.) Yeni yapılacak yapının, kazı ve inşası sürecinde; mevcut yapılara olumsuz etkileri, yaratacağı tehlikeler ve önlemesi İnşaat için kullanılacak yapım tekniğinin uygulanma güçlükleri Açıkça görülen problemlerin tespiti.

15 2)İnceleme çukurları veya hendekleri Zemin yüzeyine yakın sığ derinlikleri (birkaç m) öğrenmek için, alanın çeşitli noktalarında, inceleme çukurları (muayene çukurları) veya inceleme hendekleri açılabilir. Genellikle hidrolik bir kazıcı ile 5 m. derinliğe kadar açılan çukurlar yardımı ile; geçici olarak kendini tutabilen zeminlerde hızlı bir araştırma yapılabilir. İçinde çalışma ve incelemeyi olanaklı kılacak şekilde, çap veya genişlikleri, 1,5 m veya daha büyük olmalıdır. Çukur içerisinde insan çalışması durumunda, şevlerin güvenliği sağlanmalıdır. Bu amaçla basamaklı kazı yapılmalı veya çelik çerçevelerden yararlanılmalıdır. Araştırma çukurları zeminin yatay ve düşeydeki durumlarının incelenmesine, zemin örneği alınmasına, yerinde deney yapılmasına olanak verir.

16 2)İnceleme çukurları veya hendekleri Çukur yan yüzeylerinden tabakalaşma, tabakaların kalınlıkları, zemin cinsleri, zeminlerin durumu(sıkılık-gevşeklik veya sertlikyumuşaklık) vb. gözlenerek, ölçülerek, basit araçlarla (çekiç,çapa) yoklanarak, not edilir. Çukurlar gerektiğinde hendeğe dönüştürülerek, gözlenen özel bir zemin yapısının sürekliliğinin izlenmesi sağlanabilmelidir. Araştırma sonunda, çukurlar mutlaka geri doldurulmalıdır.

17 3)Sondajlar Zeminde, çapı 10-30cm olabilen bir kuyu veya delik açma işlemine verilen addır. Sondajlar, çeşitli yöntemlerle yapılabilir. El alet ve burguları ile sondaj Motorlu burgularla sondaj Rotary (Dönel) sondaj

18 El alet ve burguları ile sondaj 3-5 m lik Sığ derinlikler için yapılır. Birbirine eklenen içi boş çelik çubukların (tijler) ucuna takılan özel kova zemine kolun döndürülerek bastırılması sonucu batırılır. Alet ara ara yukarı çekilerek zemin boşaltılır. Bu yöntem, çok sert olmayan kohezyonlu zeminler için uygundur. Boşaltılan zeminden, geçilen tabakaların kalınlığı tabakalardaki zemin cinsleri ve durumları, yeraltı su düzeyinin varlığı, derinliği not edilir. Sonra zeminin düşey kesiti çizilir ve bilgiler yazılır. Burgunun ilerleme hızından sertlik-yumuşaklık tahmin edilir.

19 Motorlu burgularla sondaj Portatif, küçük motorlu ve kuleli motorlu olabilirler. Portatif olanlarda iki kişinin kollarından tuttuğu benzinli motor ile burgulu çubuk dönerek zemine girer. Zemin burgularla yukarı taşınır m kadar olan derinliklerde kullanılırlar. Kuleli motorlu burgulu tiplerde daha fazla derinliğe ulaşılabilir. İlerleme durumundan zemin durumu(sertlik, sıkılık) değerlendirilir.

20 Rotary (Dönel) sondaj Ucuna kesici uçlar takılabilen, birbirine vidalanmış, su borusuna benzer boru (tij) sistemini, bastırarak döndürebilen Motor ve kule sistemi hareketli bir sistem üzerine veya doğrudan yere oturtulabilir. Kesici uç zemini parçalarken, tij sisteminin içine basılan su zeminle karışarak çamur tankına gelir. İlerleme hızından zeminin sertliği-sıkılığı tahmin edilir. Çıkan çamurdan geçilen zemin hakkında bilgi edinilir. Sistemdeki suyun başlıca işlevleri, -Zemini yumuşatarak dağılmasını kolaylaştırmak -Zemini bir süspansiyon olarak yukarı taşımak -Kuyu içinde dönen sondaj sistemini soğutmak tır.

21 Rotary (Dönel) sondaj Kendini tutamayan zeminlerde, sondaj iç yüzeyinin içe göçmesini önlemek için kaplama boruları veya sondaj çamuru(bentonit,bir tür şişen kil) kullanılır. Bazen sondaj suyu yerinede dolaştırılan sondaj çamuru, kuyunun yan yüzeylerine hidrostatik basınç uygular ve sıvayarak, göçmeyi önler. Bu yöntemle kayada da sondaj deliği açılabilir. Kayada, sondaj sırasında, karot denilen silindirik örnek alınır.

22 El burguları

23 Motorlu burgular

24 Motorlu burgular

25 Dönel

26 Dönel (yıkamalı)

27 Yer altı su düzeyinin ölçülmesi Sondajlarda varsa yeraltı su düzeyini belirlemek için basitçe kuyuya indirilecek ucuna bir cisim bağlı ip yardımı ile belirlenebilir. Günümüzde sondaj kuyusundaki yer altı su düzeyini ölçmek için elektronik aletler kullanılmaktadır. Özellikle kohezyonlu zeminlerde, yer altı su düzeyi ölçmek için saat beklenmelidir. Böylece, kuyudaki su düzeyi normal seviyesine inmiş olur. Suyun temel zeminine yakın olması ve temellere zarar vereceği düşünülüyorsa suyun analizi yapılmalıdır.

28 İnceleme derinliği İnceleme derinliği, yapı yüklerinden, oturma, taşıma gücü vb. açılardan, olayların büyük kısmının yer aldığı derinliktir. Anlamlı derinlik olarak da adlandırılan bu derinlik altındaki olaylar ihmal edilebilir kabul edilir. Anlamlı derinlik, zemine uygulanan basıncın 1/5 veya 1/10 değerine azaldığı derinlik veya zemine uygulanan basıncın azalan değerinin, zeminin kendi ağırlığından oluşan düşey gerilmelerin 1/10 una eşit olduğu derinlik olarak tanımlanabilir. Ortalama olarak anlamlı derinlik, üniform yüklenmiş dikdörtgen bir alanın tabanından itibaren, kısa kenarın (B) 1,5-2 katı, şerit yüklerde 3B kadardır.

29 İnceleme derinliği Tekil Temelve radyelerde= D f +(1,5-2)B Şerit temellerde= D f +3B Kazıklı temellerde =sağlam zemine kadar İnceleme taşıma gücü ve oturma açılarından yetersiz tabakada kesilmez.

30 İnceleme çukuru ve sondajların yer ve sayısı Yeterli sondaj çukuru yoksa zemin profili ve özellikleri yeterince belirlenemez. Çok fazla sondaj çukuru ve deney bütçeyi artırır.

31 İnceleme çukuru ve sondajların yer ve sayısı İnceleme çukuru ve sondajların yeri ve sayısı, tabakalaşmanın tabaka kalınlıklarının, zemin cins ve özelliklerinin vb.nin alan altında yatay doğrultuda değişimlerini yeterli ölçüde verecek şekilde olmalıdır. İnceleme çukuru ve sondajların yeri ve sayısı, projenin tipi boyutu, araştırma bütçesi ve beklenen yüklerin yerlerine göre belirlenir.

32 ZEMİNLERDEN ÖRNEK (NUMUNE) ALINMASI Geoteknik Mühendisliğinde, zemini öğrenmek için başlıca iki yaklaşım vardır. Bunlardan biri laboratuvar deneyleri, diğeri ise arazi deneyleridir. Laboratuvar deneyleri için, zeminden örnekler (numuneler) alınır. Zemin Numunesi, Alındığı yerdeki malzemeyi temsil eden numunedir. Zeminlerin değişik özelliklerinin (Dane yapısı, derecelenme, tabakalanma, geçirimlilik, şişme, çökme, sıkışma, sıvılaşma vb.) belirlenmesi amacı ile yapılacak laboratuvar deneylerinde kullanılmak üzere, yeterli miktarda numune alınır. Zeminden başlıca iki çeşit örnek alınabilir. Bunlar örselenmiş örnek ve örselenmemiş örnektir.

33 Örselenmiş Numuneler Yapısının doğal durumu bozulmuş,dağılmış, parçalanmış örnek zemin numuneleridir. Ancak, yine de, doğal su muhtevasını koruyabilir. Kumlu, çakıllı zeminlerden alınan bir miktar (birkaç yüz g'dan, birkaç kg'a kadar) zemin ile, kil ve siltlerden alınan parçalanmış topak veya parçalar, örselenmiş örnektir. Kumlu, çakıllı zeminlerden (kohezyonsuz zeminler, taneli veya iri taneli zeminler) örselenmemiş örnek alınamaz. Zira bu tür zemin örnekleri, belli bir geometrik biçimi koruyamaz, dağılırlar.

34 Örselenmiş Numuneler Örselenmiş zemin örnekleri, kutu (teneke), kavanoz, torba vb. içine konularak, ağzı kapatılır. Doğal su muhtevasının korunması isteniyorsa, kap veya torba, geçirimsiz olmalıdır. Örselenmiş zemin örnekleri üzerinde; elek analizi, ıslak analiz, kıvam limitleri, su içeriği, tane birim hacim ağırlık, sabit düzeyli geçirimlilik, kompaksiyon, kayma direnci vb. deneyler yapılır. Zeminden örselenmiş örnek almak için çeşitli yöntemler bulunmaktadır.

35 Örselenmiş Numune alımı(yüzeyden) 1.Yüzey üstünde kalan en az cm lik derinliğe kadar olan bitkisel toprak sıyrılıp atılır. 2.Derinliği çapının en az iki katı olan çukur açılır. 3.Numune torbaya doldurulur ve etiketlenir

36 Örselenmiş Numune alımı(muayene çukuru) Gereken derinlikte açılan hendekte, gözle görülebilir zemin tabakaları belirlenir. Hendek tabanına toplama brandası serilir. Kazma ile yukarıdan aşağıya doğru ve bütün tabakalardan geçecek şekilde, ölçüleri maksimum dane çapının en az dört katı olan oluk açılır. Oluktan branda üzerine dökülen numune torbaya doldurulur ve etiketlenir.

37 Örselenmiş Numune alımı(el Burgusu İle) 1.Numune alınacak noktada zemin yüzeyi temizlenir. 2.Burgu zemine dik durumda döndürerek, istenilen derinliğe kadar inilir. 3.Bıçaklar arası doldukça burgu dışarı çekilerek, numune dikkatlice alınır. 4.Derinlik arttıkça uzatma boruları eklenip delme ve numune alma işlemine devam edilir

38 Örselenmemiş Numuneler Örselenmemiş örnekte, zemin doğal durumunu(biçimini, porozite veya boşluk oranını, su muhtevasını vb.) korur. Mutlak anlamda örselenmemişlik olamaz. Çünkü, örnek alrken, taşırken, deneye hazırlarken vb. inde bir miktar örselenme olur. Belirtilen işlemlerde özen gösterilirse, yapılan örselenmeler, pratik olarak ihmal edilebilir ve örnekler temsili sayılabilirler. Örselenmemiş ömekler; taşsız, çakılsız, çok sert olmayan, ince taneli (kohezyonlu) zeminlerden (kil, silt) alınabilir. Uygun zeminlerden örselenmemiş örnek almak için örnek alıcı(numune alıcı, tüp vb.) kullanılır.

39 Örnek alıcı Gerek inceleme çukurlarından, gerekse sondaj kuyularından, uygun zeminlerden örselenmemiş örnek almak için örnek alıcı kullanılır. Bir örnek alıcı, ucu keskin, içi boş çelik bir boru olup, paslanmaz çelik vb. den yapılır. İç çapı=38mm-100mm Uzunluğu =0,2-0,7m

40 ALIŞ ORANI, Lr tanımlanır. Alış oranı < 1 ise sıkışma var demektir. örnek alıcıda ALAN ORANI-ALIŞ ORANI Laboratuar deneyleri için kaliteli numuneler gerekli, ALAN ORANI Ar Alan oran, bir örnek alıcının bir tür kalitesini gösterir. Alan oranının, 0,10 dan küçük olması istenir. Örnek alıcının dış ve iç yüzeyinin pürüzsüz olsun istenmektedir. Zemin örneğinin girişi ve çıkarılması sırasındaki örselenmeleri azaltmak için, iç yüzey ince bir yağ tabakası ile yağlanır. Bu işlemler sırasında oluşan örselenmeleri anlatmak için,

41 Örselenmemiş Numune Alımı (yüzeyden) Örnek alıcı, temiz bir zemin yüzeyine oturtulur. Örnek alıcı, tokmakla çakarak veya iterek zemine itilir. Bu işlem sırasında örnek alıcının üst kenarına zarar vermemek için takoz kullanılır. İçi dolu örnek alıcı çevresi kazılarak zeminden çıkarılır. Doğal su muhtevasını kaybetmemesi için, alt ve üst yüzleri parafinle kaplanır veya kap içerisinde muhafaza edilir.

42 Örselenmemiş Numune Alımı (Sondaj kuyusundan) Sondaj kuyusundan örnek alınırken çeşitli derinliklerden örnek alınır. Bunun için çeşitli derinliklerde sondaja ara verilir. Sondaj ekipmanları kuyudan çıkarıldıktan sonra ilgili derinlik için birbirine eklenen sondaj çubukları (tij,çubuk sistem)ucuna takılan örnek alıcı, kuyu tabanına indirilir. İterek veya basarak zemine sokulur. Bu işlem esnasında, tüpün zemine aşırı miktarda itilmemesine dikkat edilmelidir. Bundan sonra numune alıcı, numuneyi alt ucundan koparacak şekilde döndürülür ve delikten çıkarılır. Alınan numuneden, deney için hemen numune hazırlanmayacaksa tüpün iki ucuna birer kapak geçirilir veya parafin kullanmak suretiyle numune geçici olarak havadan tecrit edilir.

43 Örselenmemiş Numune Alımı(Elle Çukur Tabanından) Zemin yüzeyi düzeltilir ve numunenin boyu işaretlenir. Numune etrafında hendek açılır. Kazı derinleştirilerek numune kenarları bıçak ile istenilen boyutlarda tıraşlanır. Numune kesilerek ana tabakadan ayrılır. Kolayca örselenebilecek numuneler ana tabakadan ayrılmadan önce kalıba konulabilir.

44 Örselenmemiş Numune Alımı(Elle Çukur Cidarından) Duvar yüzeyi düzeltilir ve numune ölçüleri işaretlenir. Numunenin etrafı ve arkada kalan kısmı özenle kazılır ve numune kabaca biçimlendirilir. Numune kesilerek yerinden çıkarılır. Kolayca örselenebiliyorsa kesmeden önce kalıba alınır.

45 4)Sondalama (arazi deneyleri) Ülkemizde sıkça uygulanan arazi deneyleri: Standard Penetrasyon Deneyi (SPT) Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Presiyometre Deneyi (PMT) Vane (Veyn) Kesme Deneyi(VST) Dilatometre Deneyi(DMT) Plaka yükleme deneyi

46 Standard Penetrasyon Deneyi (SPT) SPT, ASTM (D 1586) da tanımlandığı şekilde, sondaj tijlerine takılmış, ortasından ikiye ayrılabilen ve içinde pirinçten yapılmış bir iç tüpün bulunduğu bir örnekleyicinin, 63.5 kg ağırlığında bir şahmerdanın 760 mm yükseklikten tijlerin üzerine düşürülerek zemine sokulması ilkesine dayanır. Amaç, zemin girişine gösterilen direnci ölçmek ve örselenmemiş numune elde edilmesidir.

47 Standard Penetrasyon Deneyi (SPT) Uygulamada öncelikle sondaj kuyusu deneyin yapılacağı derinliğe kadar temizlenerek, deney derinliğinde örselenmiş sedimandan mümkün olduğunca arındırılır. Tijlerin ucuna yerleştirilen örnekleyici kuyu tabanına kadar indirilir. Şahmerdanın tijlerin üzerine düşürülmesi ilkesiyle üç kez 15 cm ilerleyen örnekleyici için her bir 15 cm ilerlemeyi sağlayan vuruş sayısı kaydedilir. Son iki aşamadaki toplam vuruş sayısı SPT değeri (N degeri) olarak adlandırılır. Deney 30m derinliğe kadar sürdürülebilir. SPTN değerinin 50 den büyük olması ret olarak değerlendirilir.(deney durdurulur)

48 Standard Penetrasyon Deneyi (SPT) Deney sonuçları, derinlik-spt-n sayısı arasında bir grafik olarak çizilir ve aradaki ilişki görülür. Yeraltı su düzeyi altındaki ince kum veya siltli kumlarda SPT-N sayısı 15 den büyükse, 1 N düzeltilmi ş 15 ( N ölçülen15) 2 düzeltmesi yapılır.

49 Standard Penetrasyon Deneyi (SPT) Deney sonuçları üzerinde bir de derinlik düzeltmesi yapılır. C N, N C düzeltilmiş 100, ölçülen (kn/m 2 )= Deney derinliğindeki düşey efektif gerilme C N Derinlik düzeltme faktörü olup, derinlik basıncına bağlı olarak şekilden alınır. N N

50 Standard Penetrasyon Deneyi (SPT) Buna göre ölçülen SPT sayısı üzerinde, derinlik düzeltmesine ek olarak enerji düzeltmesi yapılır. N 60 N ölçülen C E C E =Enerji düzeltme faktörü,tokmak tipine bağlı olarak arasında değer almaktadır.

51 Standard Penetrasyon Deneyi (SPT) SPT-N sayısı ile özellikleri bilinen zeminler üzerinde yapılan çalışmalarla elde edilen bazı tablo, grafik veya bağıntılar kullanarak, zeminin sıkılık-gevşeklik, sertlik-yumuşaklık durumu, kayma direnci parametreleri, emin taşıma gücü, temel oturmaları vb belirlenir.

52 Standard Penetrasyon Deneyi (SPT) Terzaghi ve Peck (1967) grafiğinde, temelin 25 mm lik toplam oturması dikkate alınarak, zeminin emin taşıma gücü, izin verilebilir taşıma basıncı q a adıyla verilmiştir. Taralı alan, eşdeğer dikdörtgene dönüştürülerek ortalama SPT sayısı bulunur.

53 Standard Penetrasyon Deneyi (SPT) Meyerhof, SPT sonuçlarını kullanarak emin taşıma gücü için aşağıdaki bağıntıyı vermiştir; B>1.22m q B<1.22m ise a B 0,305 8,8N ort B qa 13, 2N ort q a =25 mm lik izin verilebilir mutlak oturma için izin verilebilir taşıma basıncı 2 Günümüzde izin verilebilir oturma değerleri 25 mm den daha büyüktür. Bu nedenle gerek Terzaghi nin gerekse Meyerhof un verdiği izin verilebilir taşıma basınçları, izin verilebilir oturma değerleri ile orantılı olarak artırılmalıdır.

54 Standard Penetrasyon Deneyi (SPT) Tokmak tipleri Halka Güvenli Otomatik

55 Standard Penetrasyon Deneyi (SPT) Deney, kum, ince çakıl, silt ve kil için uygundur, çakıllı, taşlı zeminde yapılmaz.

56 Standard Penetrasyon Deneyi (SPT) Deneyin avantajları: Deney sırasında numune elde edilmesi. Çok basit ve kolay yapılabilir olması. Birçok zemin için uygun olması. Yumuşak ve zayıf kayalarda uygulanabilir olması. Ülkemizde çoğu sondaj firmaları tarafından yapılabilir olması. Deneyin dezavantajları: Alınan numunelerin sadece tanımlama deneylerinde kullanılması Sert killer ve molozlu - bloklu zeminlerde yanıltıcı sonuçlar vermesi. Sondaj firmalarına göre değişiklik göstermesi.

57 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) İlk kez Hollanda da 1934 te kumların bağıl birim hacim ağırlığını ölçerek kazık hesaplaması yapılması amacıyla kullanılmış olup teknolojinin ilerlemesi ile günümüzde çok güvenilir ve ekonomik arazi deneyi niteliğini kazanmıştır. CPT, sondaj kuyusu olmaksızın çelik bir sondanın sabit hız oranında zemine sokularak zemin gösterdiği direncin ölçülmesi ile gerçekleştirilir.

58 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Deneyin uygulanışı CPT, esas olarak yüz alanı 10 cm 2, tepe açısı 60 0 olan çelik bir sondanın zemine 20mm/sn gibi sabit bir hızla itilirken ucunun ve 150 cm 2 lik çevre yüzeyinin dirençlerini ölçen bir arazi deneyidir.

59 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) CPT ekipmanları CPT için gerekli ekipman olan standart penetrometre, tij çubuk, elektrik kablo, veri toplama ünitesini içeren ton ağırlığındaki CPT kamyonu vasıtasıyla gerçekleştirilir. Tij çubuğun uzunluğu 1m, dış çapı 35.7 mm ve iç çapı 22mm dir.

60 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) CPT Prosedürü Ön araştırma: Dolgu veya sert zemin tabakalarının bulunduğu yerlerde, penetrometreyi aşırı yüklememek ve hasar vermemek için ön sondaj veya ön deney yapmak gerekebilir. Bloklu, taşlı dolgu tabakaları ön sondajla geçilip deneye sonra başlanılır. Penetrasyon hızı: 20mm/sn olmalıdır Veri okuma aralığı: Koni direnci q c, sürtünme direnci (f s ) okumaları 5cm de bir, Boşluk suyu basıncı (u), 2cm de bir alınmalıdır. Elektronik CPT otomatik okuma yapar. Düşeyden sapma: %2 den fazla olmamalıdır.(eğim ölçerlerle ölçülür)

61 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Yapılan ölçümler Sondanın zemine penetrasyonu sırasında, Koni direnci (q c ), Sürtünme direnci (f s ) Tipe bağlı, Boşluk suyu basıncı (u b ) ölçümleri yapılır.

62 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Temel tanım ve formüller Uç direnci (q c ), konik uca etkiyen toplam düşey kuvvetin en kesit alanına (10 cm 2 ) oranıdır. q c Q A c c

63 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Temel tanım ve formüller Sürtünme direnci (f s ), sürtünme gömleğine etkiyen toplam kuvvetin sürtünme yüzeyine oranıdır. f s Q A s s

64 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Temel tanım ve formüller Sürtünme oranı (R r ), aynı derinlikte ölçülen sürtünme direncinin uç direncine oranıdır. R r f q c c x100

65 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Temel tanım ve formüller Net uç direnci (q n ), düzeltilmiş uç direncinden toplam düşey gerilmelerin çıkarılması ile bulunur. q q n t v

66 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Temel tanım ve formüller Boşluk suyu basıncı etkilerini dikkate alan düzeltilmiş uç direnci (q t ), q t q c u 2 =boşluk basıncı u 2 (1 a) suyu a= net alan oranı (d/d) 2,koni tipine bağlı olarak

67 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Verilerin sunumu Koni direncinin (q c ), Sürtünme direncinin (f s ) ve boşluk suyu basıncının (u), derinlikle değişimi grafik olarak aynı sayfada verilmelidir.

68 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Sonuç CPT nin sonuçları; 1. Zemin sınıfının belirlenmesinde, 2. Zeminlerin mühendislik özelliklerinin belirlenmesinde, Relatif sıkılık Drenajsız kayma mukavemeti Sıkışabilirlik Kayma modülü 3. Sıvılaşma potansiyeli analizinde, 4. Temellerin taşıma gücünün belirlenmesinde, 5. Temellerin oturma tahmininde kullanılmaktadır.

69 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Zemin sınıfı tayini CPT ile numune alınamaz. Ancak amprik korelasyonlar kullanılarak, uç direncisürtünme oranı ilişkisinden zemin sınıflandırması yapılabilir. 1 Hassas ince daneli 5 Killi silt-siltli kil 9 Kum 2 Organik malzeme 6 Kumlu silt- killi silt 10 Çakıllı kum-kum 3 Kil 7 Siltli kum-kumlu silt 11 Çok katı ince daneli 4 Siltli kil-kil 8 Kum-siltli kum 12 Kum-killi kum Zemin sınıfının belirlenmesi

70 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Koni penetrasyon deneyi ile emin taşıma gücünün belirlenmesi için L Hherminier (1953) şu basit bağıntıyı vermiştir; q emin q 30 cort q cort =temel taban düzeyinden itibaren, 2B derinliği için ortalama koni uç direnci.

71 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Taşıma gücünün belirlenmesi Bowles tarafından önerilen sınır taşıma gücü eşitlikleri; Ayrık daneli zeminlerde, Şerit temel için, Kare temel için, Killi zeminlerde, Şerit temel için, q q sıınır sıınır (300 qc (300 qc qsıını q c 1.5 ) 1.5 ) Kare temel için, qsıını q c

72 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Taşıma gücünün belirlenmesi Meyerhof(1956), Kumlu zeminler üzerindeki yüzeysel temellerin taşıma gücünü bağıntısıyla tahmin etmiştir. C:katsayı(12.2m) B q sıını qc 1 C B: temel genişliği(m) D f :temel derinliği(m) q c : temel altından en az B derinliğine kadar ölçülmüş koni uç direnci ortalaması D f B

73 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Zeminlerde oturma tahmini Meyerhof(1974), CPT uç direnci sonuçlarını kullanarak kumlu zeminler üzerinde temelin oturmasını doğrudan tahmin eden bir yöntem önermiştir. q:temelin zemine uyguladığı ortalama taban basıncı B: temel genişliği(m) ' v : : q c s q ' 2q temel taban seviyesindeki efektif gerilme c v temel altından en az B derinliğine kadar ölçülmüş koni uç direnci ortalaması B

74 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) ÇEŞİTLERİ Mekanik CPT Elektronik CPT Piyezekon CPT U Sismik SCPT U

75 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Elektronik CPT Elektronik CPT, Penetrometre ucu tijlerin içinden geçen kablolarla bağlıdır. Uç (q c ) ve sürtünme dirençleri (f s ) ayrı ayrı veri toplama ünitesine sürekli olarak aktarılır. Deneye tij ekleme sırasında ara verilir.

76 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Piyezokon CPT U Elektronik CPT lere, boşluk suyu basıncı ölçme aygıtları ilave edilmesi ile elde edilen ölçüm sistemine piyezokon adı verilmektedir.

77 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Sismik SCPT U CPT sondasına hız alıcıları monte ederek sismik ölçümler yapma imkanı da doğmuştur. Bu deneyde yüzeyde oluşturulan ses dalgalarının belirlenmiş derinlikte duran ölçüm aleti tarafından algılanması ile her 1 m de bir ölçüm yapılır. Elde edilen kayma dalgası hızları ile zeminlerin sıvılaşma ve temellerin deprem koşullarında davranışı analiz edilmektedir.

78 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Deneyin avantajları: Hızlı olması ve zemin profilinin sürekli olarak belirlenebilmesi. Sonuçların deneyi yapan operatöre bağlı olmaması. Numune alımı çok zor olan yumuşak killer ve siltli zeminler için uygun olması. Deney sonuçlarının yorumlanmasında dünyada çok yaygın olarak kullanılan teorisi kuvvetli yöntemlerin bulunması. Deneyin dezavantajları: Ülkemizde ekipmanın sınırlı olması. Bu konuda uzman bir operatör tarafından yapılmasının gerekliliği. Belirli aralıklarla ölçümleme gerektirmesi. Zemin numunesi alınamaması. Çakıllı ve bloklu zeminlerde uygulanamaması.

79 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Sonuç Kohezyonlu zeminlerde; drenajsız kayma mukavemeti (cu) aşağıdaki şekilde hesaplanır. c u ( q c N k P o ) c u : Drenajsız kesme mukavemeti,kn/m 2 qc: Uç Direnci, kn/m 2 Po: z derinliğinde toplam jeolojik yük, kn/m 2 N k : Koni faktörü (boyutsuz)

80 Presiyometre Deneyi(PMT) Presiyometre deney yöntemi, 1956 yılında Louis Menard tarafından Fransa da tanıtılmış ve uygulanmıştır. PMT sondaj deliğindeki yanal iç çeperlerine karşı silindirik ölçüm hücresinin basınca maruz bırakılmasını içermektedir. PMT nin esası; bir sondaj kuyusunda kaplanmamış belli bir uzunluk için uygulanan iç yanal (radyal) basınç ile bunun sonucunda oluşan deformasyon(hacim değişimi) arasındaki ilişkiyi ölçerek, rijitliği bulmak ve malzemelerde dayanımı belirlemektir.

81 Presiyometre Deneyi(PMT) Çeşitleri Menard tipi presiyometre(pbp) Önceden açılmış sondaj kuyusu içinde uygulanır. Kendinden delgili presiyometre(sbp) Kendi deliğini açan bir sistem içerir. İtmeli presiyometre(pip) Sistem kuyu tabanından itilerek zemine yerleştirilir.

82 Presiyometre Deneyi(PMT) Deneyin uygulanışı ve yapılan ölçümler Sonda; alt ve üstte iki koruyucu (sınırlayan) lastik hücre ile, ortada bir ölçen (ölçüm) lastik hücreden oluşur. Koruyucu hücreler basınçlı gaz ile şişirilerek düşey deformasyon önlenir. Ölçen hücre, basınçlı su ile şişirilir. Gönderilen suyun ve gazın basınçları ölçülür. Hücrenin yanlara temasından sonra, suyun hacminden, yanal şekil değiştirme( r) hesaplanır. Yan yüzeylerde kırılma meydana gelene kadar basınç yüklemesi devam eder. Daha sonra basınç-yanal şekil değiştirme ilişkisi şekildeki gibi çizilir. Bu grafikte yanların kırılmasına yol açan basınca, limit basınç(sınır basınç) Pl denir.

83 Presiyometre Deneyi(PMT) Deneyin uygulanışı ve yapılan ölçümler Bazı bağıntılarla p - r ilişkisinin doğrusal kısmından, yanal yönde presiyometre deformasyon modülü, E p, elde edilir. E p, zemin cinsine göre bir katsayı(α) ile bölünerek düşey doğrultudaki deformasyon modülü elde edilir. P l, E p, anahtar bilgilerdir ve zemin tipini belirlemede kullanılabilmektedirler. Ayrıca bazı bağıntılar yardımıyla kayma mukavemeti parametreleri de belirlenebilmektedir. Sistem kalibrasyonu yapılmamışsa deney sonuçlarının hiçbir değeri yoktur.

84 Presiyometre Deneyi(PMT) Presiyometre deneyi ile zeminin emin taşıma gücünün belirlenmesinde aşağıdaki basit bağıntı verilebilir (Baguelin vd. 1978) q e min p lort 3

85 Presiyometre Deneyi(PMT) Zemin tipi belirleme Zemin Tipi E(kg/cm 2 ) p L (kg/cm 2 ) Yumuşak kil Orta katı kil Katı kil Sert kil Gevşek siltli kil Silt Kum ve çakıl Kireçtaşı Yeni dolgu Eski dolgu

86 Presiyometre Deneyi(PMT) Taşıma gücünün belirlenmesi Sınır taşıma gücü q s, PMT sonucu elde edilen zeminde göçmeye yol açan limit basınç p L ile orantılıdır.menard (1965) sınır taşıma gücü için q bağıntısını önermiştir. s K P L P o v Burada K, taşıma gücü faktörü olup, zemin cinsine, temel derinliğine ve temel geometrisine bağlıdır(grafikten alınır). P 0,arazideki toplam yatay gerilmeye karşılık gelen basınç, temel seviyesindeki toplam gerilme v

87 Presiyometre Deneyi(PMT) K taşıma gücü faktörünün belirlenmesi Yüzeyde oturan bir temel için taşıma gücü faktörü K=0.8 iken, bu değer kritik bir derinliğe kadar atmakta, buradan sonra değişmemektedir. Kritik Derinlik, temelin eşdeğer boyutunun(b e) fonksiyonu olup tabloda verilmiştir. 4( TemelinAlanı ) 4A B e Temelinçevresi Ç

88 Presiyometre Deneyi(PMT) K taşıma gücü faktörünün belirlenmesi Presiyometre deney sonuçları kullanılarak sınır taşıma gücünü hesaplamak için; Zeminler homojen olmadığından, temel düzeyinden 1.5B aşağı ve yukarıda ölçülen n sayıda net limit gerilmenin ortalaması P lort P lort L v ort ( P ) ( P ) L v 1...( PL v ) n!/ n formülünden hesaplanır.

89 Presiyometre Deneyi(PMT) K taşıma gücü faktörünün belirlenmesi Bu değere (P lort ) bağlı temelin bağıl gömme derinliği, H e 1 H e ( PL v ) P Lort i z i formülünden hesaplanır. Bu değer kullanılarak, Presiyometre taşıma gücü katsayısı(k) şekilden bulunur. Ayrıca,

90 Presiyometre Deneyi(PMT) K taşıma gücü faktörü ve sınır taşıma gücünün belirlenmesi Presiyometre taşıma gücü katsayısı(k), temelin şekline göre tablodan düzeltilerek hesaplanır. K değeri formülde yerine konularak sınır taşıma gücü hesaplanır. q s K P L P o v

91 Presiyometre Deneyi(PMT) Oturma tahmini Presiyometre deney sonuçları yüzeysel ve derin temellerin oturmasını tahmin etmekte kullanılabilmektedir. Sığ temeller için oturma tahmini presiyometre modülüne bağı olup formülünden hesaplanır. q, taban basıncı B, genişlik veya çap B 0,referans genişlik veya çap(60cm) E d, E c : E ye bağlı modüller B E B B E B q s c c n d d v ) ( 0 0

92 : Presiyometre Deneyi(PMT) Oturma tahmini E/P L ve zemin cinsine bağlı katsayısı tablodan alınır., : c şekil d katsayıları tablodan

93 Vane (Veyn) Kesme Deneyi(VST) Kanatlı kesici olarakta bilinen veyn deneyi, zeminlerin drenajsız kayma mukavemetini (s u ) doğrudan belirlemek için düzenli olarak 1m aralıklarla uygulanan bir arazi deneyidir. Özellikle yumuşak killer için uygun olmakla birlikte katı kil ve siltlerde de kullanılmaktadır.

94 Vane (Veyn) Kesme Deneyi(VST) Deney ekipmanları Veyn aleti, kesiti + şeklinde olan 4 kanatlı kesici bir uç, uzatma tij çubuğu ve döndürme kolundan oluşmaktadır. Kanatlı kesicinin yüksekliği(h), çapın(d) yaklaşık 2 katıdır. Standart veyn, D=62.5mm, H=130mm ve kesici kanat kalınlığı(t) 2mm boyutlara sahiptir.

95 Vane (Veyn) Kesme Deneyi(VST) Deney uygulanışı Veyn kanatlı kesicinin üst kısmı, sondaj kuyusu tabanından, sondaj deliği çapının(b) 4 katı derinliğe kadar itilir. Kanatlı kesici, döndürme hızı dakikada 6 olacak şekilde zemin kesilene kadar döndürülür.

96 Vane (Veyn) Kesme Deneyi(VST) Deney uygulanışı Zemin mukavemetini yenecek maksimum tork ölçülür (T max ). Göstergenin maksimum değeri, zemini kesmek için gerekli maksimum burulma momentini verir.

97 Vane (Veyn) Kesme Deneyi(VST) Kayma mukavemetinin belirlenmesi Veyn aletinden ölçülen maksimum tork değeri (T max ), drenajsız kayma mukavemetine aşağıdaki ilişki kullanılarak dönüştürülür. s u T max : maksimum tork h:veyn yüksekliği d:veyn çapı d 2T 3 max h d 1 3

98 Vane (Veyn) Kesme Deneyi(VST) Hassaslık Maksimum tork elde edildikten sonra, veyn aletine 8-10 ilave dönüş yaptırılarak residüel tork bulunur. Maksimum torkun residüel torka oranı zeminin hassasiyet derecesini verir. S t T max T r

99 Vane (Veyn) Kesme Deneyi(VST) Arazi incelemelerinde hızlı ve ekonomiktir. Sondaj ilerledikçe istenilen derinlikte tekrarlanır. Yumuşak ve orta katı killerde iyi sonuçlar vermektedir. Hassas killerin özelliklerini belirlemede çok iyi sonuçlar vermektedir. Kanatlı kesimin yıpranmış olması sonuçları etkiler.

100 Dilatometre Deneyi(DMT) Dilatometre deneyi, 1970 lerde Marchetti tarafından İtalya da geliştirilmiştir. DMT esası, çelik bir levhanın(yassı bıçağın) zemine itilmesi ve levhanın bir yüzünde yer alan genleşebilir çelik bir membranın nitrojen gazı ile şişirilerek zemine yatay basıncın uygulanmasından ibarettir.

101 Dilatometre Deneyi(DMT) Deney ekipmanları 1.Dilatometre bıçağı 2.İtme çubuğu(tij) 3.Kablo 4.Kontrol ünitesi 5.Gaz tankı 6.Genleşen çelik membran

102 Dilatometre Deneyi(DMT) Deney ekipmanları Dilatometre yassı bıçak yaklaşık 240mm uzunluğunda 95mm genişliğinde, 14mm kalınlığa ve derecelik uç kenar açısına sahiptir. Şişebilen hücrenin çapı ise 60mm dir. Kapasitesi 25ton mertebesindedir.

103 Dilatometre Deneyi(DMT) Deneyin uygulanışı Dilatometre bıçağı zeminde istenilen derinliğe 20mm/sn hızla itilir. Şişirilen hücreye(membran), kontrol ünitesi sesli alarm gönderir ve membran diskten ayrıldığında durur, basınç okunur. Bu okuma A okumasıdır. Düzeltme ile P o basıncı bulunur.

104 Dilatometre Deneyi(DMT) Deneyin uygulanışı Artan basınçla membran zemin içine doğru 1.1mm genleşme gösterdiğinde sinyal tekrar gelir, basınç okunur. Bu okuma B okumasıdır. Düzeltme ile P 1 basıncı bulunur. Basınç boşaltılırken sinyal durur ve membran ilk konumuna geldiğinde tekrar sinyal gelir ve C okumasını gösterir. Boşluk suyu basıncı (U 0 ) bulunur.

105 Dilatometre Deneyi(DMT) Deneyin uygulanışı Deney başlangıcından 15-30sn içinde A okuması ve gelecek sn içinde B okuması alınmalıdır. Deney genelde her 20 cm de bir gerçekleştirilir.

106 Dilatometre Deneyi(DMT) Elde edilen parametreler Ölçülen A ve B basınçları çelik membranın rijitliği dikkate alınarak düzeltilir. Bu düzeltmeler sonucunda P 0 ve P 1 basınçları sert zeminler için, Yumuşak killer ve siltler için, p A A p 1.05( A A z ) 0.05( B B p 0 1 B B şeklinde hesaplanır. p 0 m zm) 1 B B z A membrana emme basıncı uygulanarak elde edilen basınç B genişletmek için gerekli basınç Z m = manometre(basınç ölçer) kalibre değeri m

107 Dilatometre Deneyi(DMT) Elde edilen parametreler Hesaplanan P 0, P 1 basınçları ve U 0 hidrostatik boşluksuyu basıncı değerleri kullanılarak, Zemin sınıflandırması ile ilgili Malzeme indisi(i D ) Zeminlerin sıkışabilirliği ile ilgili Dilatometre modülü (E D ) Zeminlerin arazideki yatay gerilme ve zeminin geçmişi ile ilgili durumunu ifade eden Yatay gerilme indisi (K D ) parametreleri elde edilir. ' Düşey efektif gerilme v I E D K D D ( P ( P 1 0 ( P 0 P U ' v ( P 1 0 U ) ) 0 ) P 0 )

108 Dilatometre Deneyi(DMT) Deney sonuçları Deney sonuçları kullanılarak, zeminlerin Sıkışma modülü (M C ), Drenajsız kayma direnci(s u ) Aşırı konsolidasyon oranı(ako)(ocr) Yatay zemin basınç katsayısı (K 0 ) Kayma mukavemeti açısı Konsolidasyon katsayısı vb. değerler belirlenebilir.

109 Dilatometre Deneyi(DMT) Deney sonuçları Sıkışma modülü (M C ), R m ( I 0.6) D I D I I D D M E M E M E c D c D c D log K R m 0.5 D 2.5 Rm log K D 2log K D Drenajsız kayma direnci(s u ) Aşırı konsolidasyon oranı(ako)(ocr) Yatay zemin basınç katsayısı (K 0 ) Kayma mukavemeti açısı AKO S u ( 0.5K D ' 0.22 v (0.5K D 1.56 ) K K D 1.5 ) log K D 2.1log K D

110 Dilatometre Deneyi(DMT) Zemin sınıflandırılması I D <0.6 killi zeminler 0.6< (I D )<1.8 siltli zeminler I D >1.8 kumlu zeminler Dilatometre modülü (E D ) ve Malzeme indisi (I D ) ne bağlı abakla zemin türü ve birim hacim ağılık tahmini yapılmaktadır.

111 Dilatometre Deneyi(DMT) Zemin sıvılaşma potansiyeli K D CRR(periyodik direnç oranı),csr(periyodik gerilme oranı) değerlerine göre grafikten sıvılaşma risk analizi yapılmaktadır. 3 2 CRR KD K D KD

112 Plaka yükleme Deneyi(PLT) Plaka yükleme deneyi, rijit bir plakaya uygulanan yük ile plakanın yapacağı oturmanın ve göçmenin ölçülmesine dayanmaktadır. Yükleme genellikle kademeli olarak yapılabildiği gibi sabit bir hızla yükün uygulanması sırasında yükün ölçülmesi şeklinde de olabilir.

113 Plaka yükleme Deneyi(PLT) Plaka yükleme deneyinde kullanılan çelik levhalar, genellikle 2.5 cm kalınlıkta, cm arasında değişen daire veya bir kenarı 30.5cm olan kare şeklindedir.

114 Plaka yükleme Deneyi(PLT) Deneyin uygulanışı Plaka temel zeminine zeminle teması iyi olacak şekilde oturtulmalıdır. Zemin yüzeyinde yapılacaksa bitkisel zemin kaldırılır ve plaka pürüzsüz bir yüzeye yerleştirilir. Üçayaklı sehpa plaka oturmalarından etkilenmeyecek şekilde mesnetlenir. Deplasman ölçen 3 adet hassas saat plakanın oturmasını ölçebilecek şekilde yerleştirilir.

115 Plaka yükleme Deneyi(PLT) Deneyin uygulanışı Plakaya belirlenen yükler kademeli olarak(adım adım) uygulanır. (50,100,150,200,250kPa gibi) Her yükleme kademesinde oturma sona erinceye kadar beklenir. Üç ayrı deplasman ölçen saatlerden oturmalar belirlenir. Hesaplarda bu üç oturma değerinin ortalaması alınır. İstenilen gerilme seviyesine çıkıldığında veya sistemin kapasitesine ulaşıldığında deneye son verilir.

116 Plaka yükleme Deneyi(PLT) Deneyin sonuçları (taşıma gücü) Plakaya uygulanan gerilme (q) yatay eksen, plakanın oturması (s) düşey eksen şeklinde gösterilir ve grafikte işaretlenir. Gerilme-oturma eğrisinde kırılma noktasına karşılık gelen gerilmenin (q s ) yarısı zeminin Emin taşıma gücü (q em ) olarak tanımlanır. q em q G s s q s 2

117 Plaka yükleme Deneyi(PLT) Deneyin sonuçları (taşıma gücü) Gerilme-oturma eğrisi 10mm oturmaya ulaşıncaya kadar kırıklık göstermeden devam ediyorsa 10 mm oturmaya karşılık gelen gerilmenin (q s ) yarısı zeminin Emin taşıma gücü (q em ) olarak tanımlanır. q em q G s s q s 2

118 Plaka yükleme Deneyi(PLT) Deneyin sonuçları (taşıma gücü) Kohezyonlu (killi) zeminlerde taşıma gücü temel boyutundan bağımsız olduğu için, Taneli zeminlerde ise temelin taşıma gücü q q ( em) t ( em) p q q ( em) t q ( em ) t q( em) p emp B b temelin emin taşıma gücü B= temelin çapı veya genişliği Plakanın emin taşıma gücü b=plakanın çapı veya genişliği

119 Plaka yükleme Deneyi(PLT) Deneyin sonuçları (oturma tahmini ve E) Temelin oturması (s t ), s t s p 2B B b 2 s p = plakanın oturması B= temelin çapı veya genişliği b=plakanın çapı veya genişliği Elastisite Modülü (E), E 2. q. b(1 ) 4 s p poissonoranı

120 Plaka yükleme Deneyi(PLT) Deneyin sonuçları (yatak katsayısı) Yatak katsayısı(k), plaka yükleme deneyinin başlangıç doğrusal kısmının eğimi olarak tanımlanır. k q s gerilme oturma Yatak katsayısı(k t ), killi zeminler için k b B t k p Yatak katsayısı(k t ), taneli zeminler için k t k p B b 2B 2 şeklindedir.

121 Plaka yükleme Deneyi(PLT) Deneyin sonuçları Zemin özelliklerinin derinlikle değiştiği durumlarda PLT deney sonuçları yanıltıcı olabilir. Çünkü PLT sonuçları yaklaşık (1.5-2)b derinlikteki zemin kalınlığının davranışını yansıtır. Ancak (1.5-2)B çok daha büyük derinlikleri kapsar. Bu nedenle PLT daha az kullanılmaktadır.

122 Jeofizik yöntemler Jeofizik yöntemler zeminler ve kayalar, arazideki hidrolojik ve çevresel koşullar hakkında bilgi veren hasarsız yöntemlerdir. Jeofizik yöntemler; deprem hareketi altında mühendislik yapılarının dinamik analizlerinin yapılabilmesi için elastik dalga hızlarının (Vp, Vs) ve dinamik elastik parametrelerinin tayini için kullanılır (Sismik kayma dalgası, (Vs) ve sıkışma dalgası, (Vp), zemin Hakim periyodunu, katman sıklığını, elastik parametreleri, katman konumlarını ve zeminin deprem şiddeti arttırma özelliklerini saptamak için kullanılır). Geoteknik yöntemlerin desteklenmesi ve elde edilen verilerin teyid edilmesi amacı ile zaman ve maliyet açısından ekonomik bu yöntemler sıklıkla kullanılmaktadır. Jeofizik yöntemlerin genel amacı yeryüzünde veya kuyu içersinde yapılan aletsel ölçümlerle yeraltının yapısını ve fiziksel özelliklerini belirlemektir

123 Jeofizik yöntemler Sismik araştırmalar Sismik yansıma Sismik kırılma Karşıt kuyu sismiği Kuyu içi sismik(aşağı veya yukarı kuyu) Elektriksel Direnç Yöntemi (Rezistivite Yöntemi) Mikrotremor Georadar (Yeraltı radarı) (GPR)

124 Jeofizik yöntemler Sismik Araştırmalar(Sismik kırılma) Zemin etüt çalışmalarında sıklıkla kullanılan jeofizik yöntemlerden biridir. Zemin üzerinde çesitli enerji kaynakları ile yapay olarak oluşturulan ve yapay deprem olarak nitelendirilen küçük sarsıntıların yani elastik dalgalar ile yeraltı yapısının incelenmesinde kullanılır. Bu yöntemde, zeminde oluşturulan şok (titresim) dalgaları, bunların yayılma süreleri, jeofon(sismograf) denilen aletlerle belirlenir. Zeminde şok dalgaları oluşturmak için; ya, bir miktar patlayıcı sığ bir derinlikte patlatılır, veya ağır bir çekiçle zemin yüzündeki bir metal plakaya vurulur.

125 Jeofizik yöntemler Sismik Araştırmalar(Sismik kırılma) Zemin üzerinde, bir doğrultu boyunca yöntem uygulanır. Bu dalgaların yer içerisinde yayılırken kırılarak veya yansıyarak geçtikleri ortamların fiziksel (mekanik) özelliklerini taşıyarak sismik sinyal olarak yeryüzüne gelişleri alıcı aletler ile kaydedilir. Burada kaydedilen parametre, bir dalganın kaynaktan çıkıp alıcıya gelmesi için geçen zamandır. Böylece kendine özgü değerlendirme metotları vasıtasıyla incelenen kayıtlardan, yeraltı yapısı, dalganın her tabaka içindeki yayılma hızı ve tabaka kalınlığı ile hesaplanır. Deney sonunda uzaklık-yayılma grafiği çizilir. Uzaklık-yayılma süresi grafiğinde, kırılma noktaları, yeni bir tabakanın varlığına işaret eder..

126 Jeofizik yöntemler Sismik Araştırmalar(Sismik kırılma) Sismik ölçümler yer içinde yayılan boyuna veya sıkışma, Vp, ayrıca enine ve kayma, Vs, dalgası hızlarının ölçülebilmesi amacıyla yapılır. Vp dalga hızları vasıtasıyla, yeraltı yapısal konumunun düşey ve yanal olarak (derinlik, kalınlık, eğim, kırık, fay, gözeneklilik, boşluk, sökülebilirlik) tespit edilir. Vs dalga hızları ise zeminin elastik özelliklerinin (zemin hakim periyodu, dinamik elastisite, young modülü, kayma modülü) tanımlanmasını sağlamaktadır. Sismik Kırılma Yöntemi, yeraltı suyu araştırmalarında, mühendislik amaçlı zemin etütlerinde, özellikle deprem tehlikesinin beklendiği yörede sismik tehlike araştırmalarında yatay ve düşey yönde herbir katman için sismik hızların belirlenmesi ve gerçek tabaka kalınlıkları ve bunların dinamik özelliklerinin elde edilmesinde kullanılmaktadır.

127 Jeofizik yöntemler Sismik Araştırmalar(Sismik yansıma) Daha derin zemin araştırmaları için Sismik Kırılma bölümünde belirtilen amaçlar için kullanılmalıdır. Sismik Yansıma Yöntemi yeraltının iki veya üç boyutlu, ayrıntılı yapısal ve stratigrafik kesitinin elde edilmesinde kullanılır. Sismik Yansıma Yöntemi çalışmalarını üç aşamada toplamak mümkündür: 1- Arazide sismik verilerin toplanması 2- Verilerin ofiste bilgisayarlarla işleme tabi tutulması (Veri- işlem) 3- Verilerin değerlendirilmesi

128 Jeofizik yöntemler Sismik Araştırmalar(Sismik yansıma) Sismik Yansıma Yöntemi ekonomik olarak petrol ve doğal gaz araştırmalarında, kömür yatağı araştırmalarında, mühendislik amaçlı olarak kıyı tesislerinin denizaltı zemin ve çökel istif şartlarının belirlenmesinde, liman, karayolu, baraj ve büyük yapıların inşası ile ilgili temel kaya problemlerinin çözümünde, kültürel olarak arkeojeolojik çalışmalarda bilimsel amaçlı olarak kara ve denizde yerkabuğu araştırmalarında kullanılmaktadır.

129 Jeofizik yöntemler Sismik Araştırmalar(Karşıt kuyu sismiği) Karşıt-kuyu tekniği, bir veya daha fazla birbirine yakın kuyular içinde belirli derinliklerde kaydedilen boyuna (P) ve enine (S) ortalama dalga hızlarını kapsamaktadır. Kuyu içinde bilinen bir seviyede P ve S dalgalarının seyahat zamanları ölçülerek P ve S dalga hızları hesaplanır. Bu yöntemi uygulamak için aralarında belirli bir uzaklık olan iki veya daha fazla sondaj kuyusu aynı derinliğe kadar açılır. Bir kuyunun tabanına jeofon (alıcı), diğer kuyunun tabanına da bir darbe tiji yerleştirilir.

130 Jeofizik yöntemler Sismik Araştırmalar(Karşıt kuyu sismiği) Bu tijin alt ucunda manson, üst ucunda da çekiçle vurmaya imkan veren bir plaka bulunur. Bu plaka üzerine vurarak elde edilen P ve S dalgaları cihaz tarafından kaydedilir. Darbeler tij üzerine vurarak elde edildiği için okunan zamanlar üzerinde ufak bir zaman düzeltmesi yapmak gereklidir. Bu ölçüm yapıldıktan sonra kuyular istenilen kota kadar derinleştirilerek ölçüler tekrarlanır.

131 Jeofizik yöntemler Sismik Araştırmalar(Karşıt kuyu sismiği) Karşıt kuyu tekniğinin başka bir avantajı da; yüzeyde yapılan kırılma çalışmalarında görülmeyen, gizli kalan düşük hız tabakalarını net bir şekilde görebilme ve tanımlayabilmemizi sağlamasıdır. Bu yüzden; (a) zeminlere ve kayalara yapılan nükleer reaktörler ve barajlar gibi büyük yapıların daha güvenli değerlendirilmesi için, depremlerin meydana getirdiği gerilme dalga yayılımının dinamik analizinde, (b) temellerin dinamik analizinde, (c) zemin-yapı etkileşim problemlerinin dinamik analizinde, karşıt kuyu tekniği kullanılır. P ve S dalga hızları kütle ve kayma modüllerini bulmada kullanılır. Sismik dalga hızlarının tespit edilebilmesi için oldukça başarılı yöntemlerden biri olan karşıt kuyu dalga yayılma deneyleri; ekonomik olmamaları sebebiyle günümüzde zemin etüt çalışmalarında nadiren kullanılmaktadır. Bu yöntem yerine daha ekonomik olan aşağı kuyu yöntemi daha sıklıkla

132 Jeofizik yöntemler Sismik Araştırmalar(Aşağı kuyu yöntemi) Kuyu üstü ve kuyu içi dalga yayılma deneyleri, arazide açılan tek bir sondaj kuyusunda gerçekleştirilebilir. Kuyu içi (Down Hole) tekniğinde ise alıcılar kuyu içerisine yerleştirilerek, zemin yüzeyinde elastik dalgalar üretilir. Karşıt kuyu tekniğinden farklı olarak, sismik kaynak yüzeye ve jeofon kuyu içine yerleştirilir. Her iki metotta da dalgaların katettiği mesafeler ile bu mesafeyi katettikleri süreler ölçüldüğünden sismik dalga hızları tespit edilebilmektedir. Karşıt kuyu dalga yayılma deneylerine nazaran daha ekonomik olması sebebiyle zemin etüt çalışmalarında daha fazla tercih edilen bir yöntemdir.

133 Jeofizik yöntemler Elektriksel Direnç Yöntemi (Rezistivite Yöntemi) Bu yöntemde, zemin üzerinde bir doğrultuda 4 metal çubuk, elektrot olarak eşit aralıklarla zemine çakılır. Dıştaki iki çubuk arasında, doğru akım(batarya vs) oluşturulur.içteki iki çubuk arasında, potansiyel farkı(v) ölçülür. Zeminin ortalama elektriksel özdirenci, : V 2D I bağıntısından bulunur. zeminin elektriksel özdirenci D:Uzaklık I:Akım şiddeti V: Potansiyel farkı

134 Jeofizik yöntemler Elektriksel Direnç Yöntemi (Rezistivite Yöntemi) Hesaplanan özdirençten, özellikleri bilinen zeminler üzerinde yapılan çalışmalarda zemin cinsi, yeraltı düzeyi, varlığı, tabakalar tahmin edilir. Her zeminin kendine özgü bir elektriksel özdirenci vardır.

135 Jeofizik yöntemler Mikrotremor Arazide mikrotremor ölçüsü alınırken temel olarak bir kayıt aleti, bir dizüstü bilgisayar, sismometre sistemi, güç ünitesi ve bunlara bağlı olarak yan birimler gerekmektedir. Arazide ölçümler için 3 bileşenli sismometre seti kullanılmaktadır. Mikrotremor çalışmaları ile genel olarak depremin farklı zeminlerde neden olacağı yer hareketlerinin zaman ve frekans ortamında tanımlanması amaçlanmaktadır.

136 Jeofizik yöntemler Mikrotremor Mikrotremor ölçümleri ile; Zemin cinsleri ve tabakalanması belirlenebilmektedir. Yer hareketinin yerel zemin koşulları etkisiyle oluşturabileceği büyütme özelliklerinin belirlenmesi ve projenin oluşmasında önemli olan zemin hakim periyodunun bulunmasında etkin olarak faydalanılmaktadır. Mikrobölgelendirme çalışmalarında yaygın olarak kullanılan mikrotremorlar sayesinde sismik bölgelendirme yapılabilmektedir. Sismik bölgelendirme yapılmış yerin geoteknik risklere karşı farklı risk derecelerinin tanımlanması yapılabilmektedir.

137 Jeofizik yöntemler Yeraltı radarı(georadar,gpr) GPR, georadar, yüksek çözünürlüklü ve yüksek frekanslı(10mhz-1000mhz) elektromanyetik dalga yayma tekniğidir. Bu yolla yeraltı yapılarının görüntüsü alınır. Bir sinyal kaynağında yaratılan sinyaller bir anten vasıtasıyla yayılır ve geri alınır. Dönen sinyaller zemin yapısının görüntüsünü oluşturmak için kullanılır.

138 Jeofizik yöntemler Yeraltı radarı(georadar,gpr) Geoteknik kullanım, Zemin profilinin görüntülenmesinde, Gömülü objelerin yerinin belirlenmesinde

139 Laboratuar deneyleri Zemin incelemesi çalışmalarında, zeminlerin mühendislik özelliklerinin tanımlanması ve deneysel olarak saptanması amacıyla kullanılan deneyler üç ana başlık altında sınıflandırılabilirler. 1. Sınıflandırma Deneyleri a. Elek Analizi Deneyi b. Islak Analiz c. Kıvam Limitleri Deneyleri i. Casagrande Deneyi ii. Düsen Koni Deneyi iii. Plastik Limit Deneyi iv. Rötre Limit Deneyi 2. Zeminin Gerilme-Sekil Degistirme Karakteristiklerini Belirleyen Deneyler a. Kesme Kutusu Deneyi b. Serbest Basınç Deneyi c. Üç Eksenli Basınç Deneyi 3. Zeminin Oturma Karakteristiklerini Belirleyen Deneyler a. Konsolidasyon Deneyi

140 Elek Analizi Elek analizi elekler kullanılarak yapılır. Elekler genellikle kare gözlü olup her eleğin bir adı vardır, kare gözün kenar uzunluğuna elek göz çapı denir. Elek analizi no: 200 (0,074mm) elekten daha büyük kısımların dane boyutu dağılımını bulmamıza yarar.. Eleme elle veya sarsma makinesiyle yapılır. Eleme sonucunda her elek üzerinde kalan zemin miktarı tartılarak belirlenir. Eleklerde genellikle Amerikan (ASTM) standartları kullanılır. Her bir elek için geçen yüzde aşağıdaki bağıntıyla belirlenebilir.

141 Elek Analizi (Granülometri Eğrisi) Yatay eksende dane çapı (mm) ve düşey eksende geçen yüzdeleri olmak üzere çizilen bir eğridir. Yatay eksen logaritmik olup dane çapı, genellikle soldan sağa doğru büyür. Elek göz çapı (dane çapı, D) ve geçen yüzde (%P) değerleri kullanılarak noktalar işaretlenir ve bu noktalar birleştirilerek dane büyüklüğü dağılım eğrisi (granülometri eğrisi) elde edilir.

142 Islak analiz 200 nolu elekten geçen ince daneli zeminlerin (siltler ve killer) dane çaplarının belirlenmesi amacıyla kullanılmaktadır. Bu deney çalışmasında, belli bir ağırlıktaki zemin numunesi mekanik bir karıştırıcı ile karıştırılarak suda bir süspansiyon haline getirilir. İyice karıştırılan süspansiyon çökelmeye bırakılarak değişik zaman aralıkları ile yoğunluk ölçümleri gerçekleştirilir. Bu sayede zemin içerisindeki danelerin çap dağılımları belirlenmiş olmaktadır.

143 Kıvam Limitleri Deneyleri (Casagrande Deneyi) Likit limiti öğrenilmek istenen zemin kitlesinden, bu kitleyi temsil edebilecek bir miktar alınarak havada kurutulur. Kurutulan zemin 40 numaralı elekten elenerek bundan yaklaşık gr numune alınır. Numune bir kap içerisine konularak çok az miktarlarda damıtık su kademeli olarak numuneye ilave edilir

144 Kıvam Limitleri Deneyleri (Casagrande Deneyi) Casagrande aletinin deney öncesinde iyice temizlenmesi gereklidir. Casagrande aletinin tası sert plastiğe oturtularak, içine hazır durumdaki numuneden yerleştirilir. Tas içerisine yerleştirilen numunenin yüzeyi yatay olacak şekilde düzeltilir. Tas içerisine yerleştirilen numunenin ortasından standart oyuk açma bıçağı ile bir yarık açılır. Yarığın tabanındaki kapanma izlenmeli ve kapanmanın 1 cm olması durumunda alet durdurulmalıdır.

145 Kıvam Limitleri Deneyleri (Casagrande Deneyi) Kapanmanın olduğu bölgeden bir miktar numune alınarak küçük metal bir kapta su içeriğinin belirlenmesi için etüve konulur. Deneyler en az dört kez tekrarlanarak, dört tane düşüş sayısı (N) ve bunlara karşılık gelen su içeriği (w) elde edilmelidir(iki tane 25 den küçük- 25 den büyük) Zeminlerin likit limiti, bu deneyde 25 düşüşe karşılık gelen özel bir su içeriğidir.

146 Kıvam Limitleri Deneyleri Düşen koni deneyi Zeminin likit limiti ikinci bir deney yöntemi olan düşen koni yöntemi ile de belirlenmektedir. Bu yöntemde, bir kabın içine yerleştirilen su ve zemin karışımına dokunma pozisyonuna getirilen 80 gr kütlesindeki koninin, kendi kütlesi etkisi ile 5 saniye süreyle zemine batması sağlanır. Batma miktarı aletin üzerinde bulunan bir deformasyon saatinden okunur. Aynı işlem zeminin değişik su muhtevalarında tekrarlanır. Deney konisinin 20 mm batmasına karşılık gelen su içeriği likit limit olarak tanımlanır.