FARKLI ZAYIF KAYA KÜTLELERİNDE SONDAJ AÇMA TEKNİĞİNİN PRESİYOMETRE DENEY SONUÇLARINA ETKİSİ. Ezgi DİNÇ YÜKSEK LİSANS TEZİ YAPI EĞİTİMİ

Transkript

1 FARKLI ZAYIF KAYA KÜTLELERİNDE SONDAJ AÇMA TEKNİĞİNİN PRESİYOMETRE DENEY SONUÇLARINA ETKİSİ Ezgi DİNÇ YÜKSEK LİSANS TEZİ YAPI EĞİTİMİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ EYLÜL 2011 ANKARA

2 Ezgi DİNÇ tarafından hazırlanan FARKLI ZAYIF KAYA KÜTLELERİNDE SONDAJ AÇMA TEKNİĞİNİN PRESİYOMETRE DENEY SONUÇLARINA ETKİSİ adlı bu tezin Yüksek Lisans tezi olarak uygun olduğunu onaylarım. Doç. Dr. Nihat Sinan IŞIK.. Tez Danışmanı, Yapı Eğitimi Anabilim Dalı Bu çalışma, jürimiz tarafından oy birliği ile Yapı Eğitimi Anabilim Dalında Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmiştir. Prof. Dr.Nail ÜNSAL. İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi Doç. Dr. Nihat Sinan IŞIK Yapı Eğitimi Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi Prof. Dr.Mehmet ORHAN Yapı Eğitimi Anabilim Dalı, Gazi üniversitesi Tarih: Bu tez ile Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yönetim Kurulu Yüksek Lisans derecesini onamıştır. Prof. Dr. Bilal TOKLU Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü

3 TEZ BİLDİRİMİ Tez içindeki bütün bilgilerin etik davranış ve akademik kurallar çerçevesinde elde edilerek sunulduğunu, ayrıca tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalışmada bana ait olmayan her türlü ifade ve bilginin kaynağına eksiksiz atıf yapıldığını bildiririm. Ezgi DİNÇ

4 iv FARKLI ZAYIF KAYA KÜTLELERİNDE SONDAJ AÇMA TEKNİĞİNİN PRESİYOMETRE DENEY SONUÇLARINA ETKİSİ (Yüksek Lisans Tezi) Ezgi DİNÇ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Eylül 2011 ÖZET Presiyometre deneyi zeminin yük/deformasyon parametrelerinin belirlendiği bir arazi (in-situ) deneyidir. Deney basit anlamda genişleyebilir silindirik bir probun önceden delinmiş bir kuyuya indirilerek şişirilmesi ve bu esnada prob içerisindeki basınç ve hacim değişikliklerinin ölçülmesi şeklinde gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmada; Hacettepe Üniversitesi Beytepe Kampüsü nde bulunan grovaklar ve aşırı konsolide pliyosen yaşlı killer, sondaj açma tekniğinin presiyometre deneyinden elde edilen parametreler üzerindeki etkisini belirlemek amacıyla seçilmiştir. Sahanın çalışma için uygun olan noktalarında farklı sondaj açma teknikleri kullanılarak yan yana sondajlar açılmış ve presiyometre deneyi her 2.0 metrede bir tekrarlanmıştır. Deneyler sonucunda basınç-hacim grafikleri çizilmiş ve limit basınç değerleri ile kayaca ait deformasyon modülü hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda en düşük deformasyon modülü ve limit basınç değerlerinin rockbit ile açılan kuyularda, en yüksek değerlerin ise sürekli burgu ile açılan kuyularda elde edildiği belirlenmiştir.

5 v Bilim Kodu : Anahtar Kelimeler : Presiyometre deneyi, deformasyon modülü, limit basınç, sondaj teknikleri Sayfa adedi : 135 Tez Yöneticisi : Doç.Dr. Nihat Sinan IŞIK

6 vi EFFECT OF BOREHOLE DRILLING TECHNIQUES ON THE PRESSURMETER TEST RESULTS PERFORMED IN WEAK ROCK MASSES (Yüksek Lisans Tezi) Ezgi DİNÇ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Eylül 2011 ABSTRACT Pressuremeter is an insitu test in which load - deformation parameters of soils are direcetly measured. Test is simply performed by infilating a cylindrical probe in a pre bored borehole and measuring pressure versus volume of the probe. In this study Ankara greywackes outcropping Hacettpe University Beytepe Campus area, and Pliocene aged overconsolidated clays are selected to determine the effect of drilling technique on the measured parameters from pressuremeter. In this geological units boreholes were drilled using three different techniques; the distance between these boreholes were kept minimum (1 meter) and tests were performed in 2 meter intervals. After the tests pressure versus volume graphs were plotted and limit pressure and deformation modulus values were calculated. According to the calculation results, it was determined that the lowest values of deformation modulus were obtained from the boreholes drilled using rockbit. However highest values of deformation modulus were obtained from boreholes drilled using contionous flight auger.

7 vii Science Code : Key Words : Pressuremeter testing, deformation modulus, limited pressure, drilling techniques Page Number : 135 Adviser : Doç.Dr. Nihat Sinan IŞIK

8 viii TEŞEKKÜR Bu tezin hazırlanmasında ki değerli yardımlarından dolayı Sayın Hocam Doç.Dr. Nihat Sinan Işık a teşekkür ederim. Ayrıca Sayın Hocalarım Prof. Dr. Mehmet Orhan ve Prof. Dr. Nail Ünsal a teşekkür ederim. Saha çalışmalarındaki katkı ve yardımlarından dolayı Fatih Adil e teşekkür ederim. Çalışmalarım sırasında bana destek veren ve hoşgörülerini benden esirgemeyen aileme, manevi desteklerinden ve katkılarından dolayı Volkan Aydoğan a teşekkür ederim.

9 ix İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET... iv ABSTRACT... vi TEŞEKKÜR... viii İÇİNDEKİLER... ix ŞEKİLLERİN LİSTESİ... xv ÇİZELGELERİN LİSTESİ... xx SİMGELER VE KISALTMALAR...xxiii 1. GİRİŞ ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR SONDAJ YÖNTEMLERİ Zemin Sondajları Zemin sondaj yöntemleri Kaya Sondajları Karotlu sondaj tekniği SONDAJ SIVILARI Sondaj Sıvısının Kullanılmasının Nedenleri Sondaj Sıvısının Görevleri Sondaj Çamurunun Bileşenleri Su Killer Bentonit Sondaj Sıvısı Katkı Maddeleri...16

10 x Sayfa 4.5. Sondaj Sıvısının Hazırlanması PRESİYOMETRE DENEYİ Presiyometre Deney Düzeneği ve Ekipmanları Presiyometre Türleri Menard presiyometresi (MPM) Self-Boring presiyometresi (SBP) Push-in presiyometresi (PIP) MENARD PRESİYOMETRE DENEYİ Teknik Donanım ile İlgili Deney Kalitesini Etkileyen Sorunlar Menard Presiyometre Probunun Yerleştirilmesi Deney ekipmanının Kalibrasyonu Basınç kaybı testi (Pressure LossTest) Hacim kaybı testi (Volume Loss Test) Basınç Farkı Presiyometre Deneyinde Elde edilen Parametreler Deneyin Sınırlayıcı Şartları Limit Basıncın Tanımı Presiyometre Modülünün Tayini Presiyometre Eğrisi Deneyin Uygulanması Örselenmenin Deformasyon Modülüne Etkisi DENEYSEL BULGULAR Çalışma Sahasının Genel Jeolojik Özellikleri...45

11 xi Sayfa 7.2. Çalışma Sahasının Jeolojisi Hacettepe Üniversitesi - Beytepe Kampüsü Ümitköy Alacaatlı mevkii Bilkent İhsan Doğramacı Bulvarı Yöntem DENEYSEL BULGULAR Auger Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular ( Ümitköy- Alacaatlı Mevkii) Rock Bit Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular ( Ümitköy- Alacaatlı Mevkii) Karotiyer Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular ( Ümitköy- Alacaatlı Mevkii) Auger Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular (Bilkent İhsan Doğramacı Bulvarı) Rock Bit Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular (Bilkent İhsan Doğramacı Bulvarı) Karotiyer Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular (Bilkent İhsan Doğramacı Bulvarı) Auger Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular (Beytepe Kampüsü) Rock Bit Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular (Beytepe Kampüsü)...89

12 xii Sayfa 8.9. Karotiyer Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular (Beytepe Kampüsü Deneyden Elde Edilen Presiyometre Modülü Değerlerinin Karşılaştırılması Deneyden Elde Edilen Presiyometre Modülü Değerleri Kullanılarak Hazırlanmış Oturma Analizi Örneği SONUÇLAR KAYNAKLAR EKLER EK-1. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde auger ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-2. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-3. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde auger ile açılan kuyuya ait 3.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-4. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-5. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde rockbit ile açılan kuyuya ait 3.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-6. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde karotiyer ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-7. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde karotiyer ile açılan kuyuya ait 3.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-8. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılmış kuyuya ait 8.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi...113

13 xiii Sayfa EK-9. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 7.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-10. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 6.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-11. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-12. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-13. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan 2. kuyuya ait 6.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri EK-14. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan 2. kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-15. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan 2.kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-16. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı rockbit ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-17. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-18. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı karotiyer ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-19. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı karotiyer ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-20. Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi...125

14 xiv Sayfa EK-21. Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-22. Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 3.5 m... derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-23. Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 2.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-24. Beytepe Kampüsü nde rockbit ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-25 Beytepe Kampüsü nde rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-26. Beytepe Kampüsü nde karotiyerle açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-27. Beytepe Kampüsü nde karotiyer ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ve deney eğrisi EK-28. Pliyosen yaşlı kil birime ait farklı sondaj açma tekniklerinden elde edilen presiyometre modülü değerlerinin karşılaştırılması EK-29. Grovak kaya kütlesine ait farklı sondaj açma tekniklerinden elde edilen presiyometre modülü değerlerinin karşılaştırılması ÖZGEÇMİŞ...135

15 xv ŞEKİLLERİN LİSTESİ Şekil Sayfa Şekil 1.1. Proje özelliğine göre uygulanacak deney türleri...2 Şekil 3.1. Sondajlarda kullanılan burgu matkapları...6 Şekil 3.2. Burgu matkabın uygulama aşamaları...7 Şekil 3.3. Sürekli burgu ile sondaj...7 Şekil 3.4. Döner çamurlu sondaj...8 Şekil 3.5. Karotlu sondaj tekniği uygulanışı...9 Şekil 4.1. Sondaj çamuru...15 Şekil 4.2. Sondaj sıvısı...16 Şekil 4.3. Sondaj sıvısı viskozite testi uygulanışı...17 Şekil 5.1. Menard tipi presiyometre...22 Şekil 5.2. Zeminler için kullanılan GC tipi prob un özellikleri...23 Şekil 5.3. Self-boring (kendi delen) presiyometrenin şematik gösterimi...24 Şekil 5.4. Self Boring Pressuremeter, SBP ; Deneyin yapılışı...25 Şekil 6.1. Menard presiyometre deneyi...26 Şekil 6.2. Devre diagramı...27 Şekil 6.3. Su ve Gaz Basıncı altında probun şematik görünümü...28 Şekil 6.4. Probun doğal durumda, gaz basıncı ve su basıncı altında şematik görünümü...29 Şekil 6.5. Probun hazırlanışı...30 Şekil 6.6. Açık havada basınç kaybı deneyi şematik gösterimi...36 Şekil 6.7. Hacim kaybı testi şematik gösterimi...36 Şekil 6.8. Prob kotunda ölçüm hücresi ile koruyucu hücreler arasındaki basınç farkları...38 Şekil 6.9. Çamurtaşı için Menard Tipi presiyometre eğrisi...42 Şekil Örselenmiş zon ile elde edilen modül arasındaki ilişki...41

16 xvi Sayfa Şekil 7.1. Beytepe Kampüsü çalışma sahası yer bulduru haritası Şekil 7.2. Beytepe Kampüsü çalışma sahası uydu görüntüsü...49 Şekil 7.3. İnceleme alanı yer bulduru haritası...50 Şekil 7.4. Çalışma sahasının jeolojik kesitleri...51 Şekil 7.5. Laboratuvar deney sonuçlarına göre ince ve iri taneli Zeminlerin yüzdeleri...52 Şekil 7.6. Laboratuvar deney sonuçlarına göre zeminlerin birleştirilmiş Zemin sınıflandırma sistemine (USCS) göre yüzdeleri...52 Şekil 7.7. Bilkent İhsan Doğramacı Bulvarı çalışma sahasının jeolojik kesiti...54 Şekil 7.8. Laboratuvar deney sonuçlarına göre ince ve iri taneli zeminlerin yüzdeleri...55 Şekil 7.9. Laboratuvar deney sonuçlarına göre zeminlerin birleştirilmiş zemin sınıflandırma sistemine (USCS) göre yüzdeleri...55 Şekil 8.1. Auger kullanılarak sondaj kuyusu açma çalışması...57 Şekil 8.2. Kuyunun tamamlanması ve deney için seçilen birim pliyosen kil...58 Şekil 8.4. Auger ile açılan kuyuya ait presiyometre deney eğrisi...59 Şekil 8.5. Auger ile açılan kuyuya ait presiyometre deney eğrisi...60 Şekil 8.6. Auger ile açılan kuyuya ait presiyometre deney eğrisi...61 Şekil 8.7. Kuyunun açılmasında kullanılan rock bit (Topbaş)...62 Şekil 8.8. Açılan sondaj kuyusuna probun yerleştirilmesi...62 Şekil 8.9. Ümitköy-Alacatlı Mevkiinde rock bit ile açılan kuyuya ait presiyometre deney eğrisi...63 Şekil Ümitköy-Alacatlı Mevkiinde rock bit ile açılan kuyuya ait presiyometre deney eğrisi...64

17 xvii Sayfa Şekil Karotiyer ile sondaj kuyusu açma çalışması...65 Şekil Karotiyer ile yapılan çalışmada kullanılan kesici uç (vidye)...66 Şekil (a) ve (b) Karotiyer ile alınan killi çakıllı seviyeye ait numuneler...66 Şekil Ümitköy-Alacatlı Mevkiinde karotiyer ile açılan kuyuya ait presiyometre deney eğrisi...67 Şekil Ümitköy-Alacatlı Mevkiinde karotiyerle açılan kuyuya ait presiyometre deney eğrisi...68 Şekil Çalışma sahasında yapılmış olan kazı ve gözlemlenen birimler...69 Şekil Auger ile kuyu açıldıktan sonra deney için probun yerleştirilmesi...70 Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılmış kuyuya ait 8.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi...71 Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 7.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 6.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi...75 Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı Auger ile açılan 2. kuyuya ait 6.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan 2.kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi...77 Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan 2.kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı Rockbit ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi...79

18 xviii Sayfa Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi...80 Şekil Karotiyerle sondaj kuyusu açma çalışmaları...81 Şekil Kuyu açılırken kullanılan kesici uç (vidye) Şekil Karotiyerden alınan numuneler...82 Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı karotiyer ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı karotiyerle açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi eğrisi...84 Şekil Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi...85 Şekil Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi eğrisi Şekil Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 3.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi eğrisi...87 Şekil Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 2.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi eğrisi...88 Şekil Beytepe Kampüsü nde Rockbit ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri Şekil Beytepe Kampüsü nde rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi eğrisi...90 Şekil Beytepe Kampüsü nde karotiyer ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi Şekil Beytepe Kampüsü nde karotiyer ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri Şekil Analizlerde kullanılan sonlu elemanlar ağı ve sınır koşulları...96 Şekil Grovak kaya kütlesine ait değerler kullanılarak oluşturulan eğrisel yenilme zarfı

19 xix Sayfa Şekil 8.43.Kaya kütlesinin deformasyon modülü 135 MPa alınarak yapılan sonlu elemanlar analizlerinden elde edilen deformasyon dağılımı...98 Şekil Kaya kütlesinin deformasyon modülü 50 MPa alınarak yapılan sonlu elemanlar analizlerinden elde edilen deformasyon dağılımı...99

20 xx ÇİZELGELERİN LİSTESİ Çizelge Sayfa Çizelge 4.1. ASTM nin önerdiği kuyu çapları...21 Çizelge 6.1. Hücre merkezinin veya probun ilk hacmi Vs...37 Çizelge 6.2. Çeşitli zeminlerin limit basınç (PL) değerleri...40 Çizelge 6.3. Limit basınç (PL) ve Menard Modülü (Em) değerleri...40 Çizelge 8.1. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde auger ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...59 Çizelge 8.2. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...60 Çizelge 8.3. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde auger ile açılan kuyuya ait 3.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...61 Çizelge 8.4. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...63 Çizelge 8.5. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde rockbit ile açılan kuyuya ait 3.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...64 Çizelge 8.6. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde karotiyer ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...67 Çizelge 8.7. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde karotiyer ile açılan kuyuya ait 3.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...68 Çizelge 8.8. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılmış kuyuya ait 8.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...71 Çizelge 8.9. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 7.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...72 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 6.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...73 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...74 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı Auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...75

21 xxi Sayfa Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan 2. kuyuya ait 6.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...76 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan 2. kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...77 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan 2.kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...78 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı rockbit ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...79 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...80 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı karotiyer ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...83 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı karotiyer ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...84 Çizelge Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...85 Çizelge Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...86 Çizelge Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 3.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...87 Çizelge Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 2.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...88 Çizelge Beytepe Kampüsü nde rockbit ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...89 Çizelge Beytepe Kampüsü nde rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...90 Çizelge Beytepe Kampüsü nde karotiyerle açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...91 Çizelge Beytepe Kampüsü nde karotiyer ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri...92

22 xxii Sayfa Çizelge Ümitköy-Alacaatlı mevkii çalışma sahasında Pliyosen yaşlı katı killerde deneyden elde edilen presiyometre modülü değerleri...93 Çizelge Bilkent - İhsan Doğramacı Bulvarı çalışma sahasında Pliyosen yaşlı katı kilde yapılan deneyden elde edilen presiyometre modülü değerleri...94 Çizelge Beytepe Kampüsü çalışma sahasında grovak kaya Kütlesinde deneyden elde edilen presiyometre modülü değerleri...94

23 xxiii SİMGELER VE KISALTMALAR Bu çalışmada kullanılmış simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur. Simgeler Açıklamalar Em PL PL * Menard Presiyometre Modülü Limit Basınç Net Limit Basıncı µ Poisson Oranı P Basınç Farkı V Hacim Farkı G Kayma Modülü V0 PG Pd P Probun Başlangıçtaki Hacmi Koruyucu Hücrelerin Basıncı, kpa. Ölçüm Hücresi ve Koruma Hücreleri Arasındaki Basınç Kontrol Ünitesi ve Prob Arasındaki Hidrostatik Basınç Kısaltmalar ASTM RMR UCS Açıklamalar Amerika Malzeme ve Testleri Birliği Kaya Kütlesi Puanlama Sistemi Birleştirilmiş Zemin Sınıflama Sistemi

24 1 1. GİRİŞ Jeoteknik araştırmalarda kaya ve zemin malzemelerinin mühendislik özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmaktadır. Zemin ve kaya malzemesinin özellikleri oldukça değişkendir. Zeminlerin özellikleri sonsuz sayılan bir ortamda devam ettiği halde, kayalardaki özellikler süreksizliklerle kesintiye uğramaktadır. Özellikle yüzeyden birkaç yüz metreye kadar olan kaya kütlelerinin çoğu, yaygın olarak süreksizlikler ile bölünmüştür ve bunlar kaya kütlesinin mekanik davranışını belirler. Kaya malzemesini kendi içinde sınıflandıracak olursak süreksizlikleri en çok içeren ve özelliklerinin tayini en zor olan grup zayıf kaya kütleleridir. Zayıf kaya kütlelerinde bulunan süreksizlikler (kırık, çatlak, vb.) yerinde deneylerin yapılmasını ve numune alınmasını güçleştirmektedir. Bu tür malzemelerde uygun olan yerinde deneyler ile istenilen parametreleri bulma yoluna gitmektir. Bahsi geçen bu deneyler plaka yükleme, dilatometre ve presiyometre deneyleridir. Plaka yükleme deneyi genellikle zemin taşıma gücünü bulabilmek için yapılan bir deneydir. Deney, temel taban düzeyinde, kare veya daire biçimli çelik bir plakanın yüklenerek deformasyonların ölçülmesi olarak özetlenebilir [Uzuner, 2005]. Zemin özelliklerinin (zemin türü, kayma direnci, sıkılık vb.) derinliğe bağlı olarak farklılık gösteren durumlarda plaka yükleme deneyinden elde edilen sonuçlar yanıltıcı olabilir. Nedeni ise yüzeyden itibaren çok az bir derinliği temsil etmesidir. İkinci bir dezavantajı ise yer altı su seviyesinin altında yapılması çok zor hatta olanaksızdır. Dilatometre deneyi basınç-deformasyon ilişkisi üzerine kurulmuş ve 200 kg/cm 2 ye kadar hidrolik basınç uygulanabilmesi ve deformasyonların 0.01 mm duyarlılıkla ölçülebilmesi bakımından kayaçlara uygulanabilir bir deneydir. Bu deneyde bar basınçlara kadar yükleme yapılabilmektedir.

25 2 Yapılacak olan projeye ve zemin türüne göre uygulanacak deney türleri Şekil 1.1 de gösterilmiştir. Şekil Proje özelliğine göre uygulanacak deney türleri (Chapman, Hall,1995) Presiyometre deneyi ilk kez 1956 yılında Ménard tarafından geliştirilmiştir. Deneyde zeminlerin yerinde gerilme-deformasyon ilişkilerini incelemek amaçlanmıştır [Bowles, 1996]. Deneyin uygulanması aşamasında kayma modülü ve limit basınç doğrudan ölçülmektedir. Ölçülen limit basınçla daha önceden elde edilmiş ampirik yaklaşımlar kullanılarak zeminin makaslama dayanımıı ve sürtünme açısı tahmin edilebilir. Uygun şartlar sağlandığı takdirde en iyi sonuçların alınabileceği deney presiyometre deneyidir.

26 3 Bu çalışmada zayıf kaya kütlelerinde presiyometre deneyinden elde edilen deformasyon modülü ve limit basınç değerlerinin farklı sondaj açma teknikleri uygulanmasıyla gösterdiği değişimin incelenmesi hedeflenmiştir.

27 4 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Bu bölümde öncelikle kaya kütlelerinin deformasyon modülünün belirlenmesi ilgili önceki çalışmalar sunulmuştur. Deformasyon modülünün tahmininde ve hesaplanmasında kullanılan yöntemler ve geliştirilen eşitlikler: Bienawski (1973) ve Serafim and Pereira (1983) deformasyon modülünü kaya kütlesi sınıfı RMR dan tahmin edebilmek için ampirik bir ilişki geliştirmişlerdir. Bunlar Eş 2.1. ve 2.2. de verilmiştir. E M = 2.RMR-100 ( for RMR > 50) (2.1) E M = 10 ( RMR - 10 ) / 40 ( for RMR 50 ) (2.2) Nicholson ve Bieniawski (1990) ve Mitri ve diğerleri (1994) sağlam kayacın deformasyon modülü ve RMR ı kullanarak ampirik bir eşitlik geliştirmişlerdir. Bunlar; E M = E i [ RMR exp ( RMR / ) ] (2.3) E M = E i [0.5 (1 (cos (π.rmr / 100)))] (2.4) Hoek ve Brown (1997) kaya kütlelerinin deformasyon modülünü bulmak için Jeolojik Dayanım İndisi (GSI) ve tek eksenli basınç dayanımı kullanarak yeni bir formül geliştirmişlerdir. E M =.10(GSI 10) / 40 (for UCS 100 MPa) (2.5)

28 5 Barton (2002 ) sağlam kayanın tek eksenli basınç dayanımını dikkate alarak ve Q sistem olarak adlandırılan kaya kütlesi sınıflandırma sistemini kullanarak bir eşitlik geliştirmiştir. E M = Q.UCS / 100 (2.6) Greenland (1964) te plaka yükleme deneyinden ve daha önceden açılmış kuyuda yapılan presiyometre deneyinden elde edilen veriler arasında bir uygunluk olduğunu belirlemiştir Baguelin ve diğerleri (1973) self-boring (kendi delen) presiyometreden saptanan başlangıç modülünün, Menard probuyla bulunan modülden çok daha yüksek değerlerde olduğu tespit edilmiştir. Shields ve Bauer (1975) te presiyometre deneyinden elde edilen deformasyon modülünün, konsolidasyonsuz üç eksenli sıkışma dayanımı deneyinden elde edilenle aynı olduğunu; plaka yükleme deneyine göre ise 1/3 1/2 oranında daha küçük değerler olduğunu tespit etmişlerdir. Tan ve Kaya (1988) de yapmış olduğu çalışmada dilatometre ve plaka yükleme deneyinden elde edilen deformasyon modülü değerlerin çok azda olsa farklılıklar içermesine rağmen sonuçların birbiriyle uyumlu olduğunu belirtmiştir. Wilson ve Corke (1990) kumtaşında yapılan dilatometre ve plaka yükleme deneyi sonucu elde edilen kayma modülü değerlerinin çok yakın olduğunu tespit etmişlerdir. Işık (2006) da yapmış olduğu çalışmada presiyometre deneyinin sayısal analizleriyle sondaj deliğinin etrafındaki örselenmiş zonun varlığının, deneyden elde edilen deformasyon modülünü azalttığını, drenajsız makaslama dayanımını ise arttırdığını tespit etmiştir.

29 6 3. SONDAJ YÖNTEMLERİ 3.1. Zemin Sondajları Jeoteknik sondajlar çalışılan birimin özelliklerine göre değişiklik gösterir. Çakıl, kum silt ve kil türü birimlerde zemin tipini belirlemek ya da örnek almak için yapılan sondaj çalışmaları zemin sondajları olarak adlandırılmaktadır Zemin sondaj yöntemleri Burgu ile çamurlu sondaj Burgu ile çamurun birlikte kullanıldığı sondaj yöntemidir. Yumuşak kil, silt, gevşek kum ve sık kumlarda çamur kullanılmaktadır. Bu yöntemin uygulanışı; ucunda burgu bulunan tijin sondaj makinasına bağlanması, önceden hazırlanmış olan çamurun dolaşım pompası ile tij ve burgu içinden basılması, daha sonra tij döndürülmek ve üzerine baskı uygulamak suretiyle delme işleminin gerçekleştirilmesi aşamalarından oluşmaktadır. Bu işlemde kullanılan burgu çapları 3-8 inç arasında; uzunlukları ise 1.0 m, 1.5 m ve 3.0 m olabilmektedir. Şekil 3.1 ve Şekil 3.2 de zemin sondajlarında kullanılan burgu matkapları ve uygulama aşamaları görülmektedir. Şekil 3.1 Sondajlarda kullanılan burgu matkapları

30 7 Şekil 3.2 Burgu matkabın uygulama aşamaları Sürekli burgu ile kuru sondaj Zeminlerde sondaj çalışmaları yapılırken çoğunlukla sürekli helisel burgular kullanılmaktadır. Sürekli helisel burgu; helezon şekilli bir yüzeyle kaplı bir boru ve borunun ucunda bulunan matkaptan oluşmaktadır. Bu burgular, sondaj makinasının tijine bağlanmakta ve döndürülerek kuyuya indirilmektedir. Bu yöntem uygulanırken herhangi bir sondaj sıvısı kullanılmamakta ve zemin kuru olarak delinmektedir [Özdemir, 2006]. Şekil 3.3. Sürekli burgu ile sondaj

31 8 Döner çamurlu sondaj Bu sondaj yöntemi kum, çakıl gibi zeminlerde karot almak için kullanılmaktadır. Bu yöntemin uygulamasındaki temel sebep ise bu tür zeminlerde yıkıntı olmadan sondaj yapılmasının neredeyse imkansız olmasıdır. Yıkıntıyı önlemek amacıyla delme işlemi sondaj çamuru kullanılarak yapılmaktadır. Delme işleminden sonra deney yapılabilmesi için muhafaza borusu indirilir. Sondaj makinasının özellikleri uygunsa muhafaza boruları kuyuya ucuna çarık veya elmas matkap bağlanarak indirilebilmektedir. Bu boruların içleri kapalı veya kanatlı matkapların takım ucuna bağlanması ile temizlenip deneye hazır hale getirilir. Tüm bu işlemlerden sonra gerekli deneyler yapılabilmekte ve numune alınabilmektedir [Özdemir, 2006]. Şekil 3.4. Döner çamurlu sondaj

32 Kaya Sondajları Kaya sondajları kayaların çatlak, dolgu ve eklem sistemleri gibi mühendislik özelliklerini belirlemek ve laboratuarda tek eksenli basınç, üç eksenli basınç gibi örselenmemiş numune gerektiren deneyler için örnek almak amacıyla yapılmaktadır Karotlu sondaj tekniği Karotlu sondajlar konvensiyonel karotlu sondaj ve wire-line karotlu sondaj olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Her iki yöntemde de makine ve ekipman hazırlığı aynı olup, aralarındaki fark kullanılan ekipmanlar ve karotun alınma şeklidir. Karotlu sondajlar çoğunlukla dikey olarak yapılmasına karşın bazı projelerde açılı sondaj kuyuları açılması gerekmektedir. Bunlar yatayla birkaç derece açı yapabildiği gibi büyük açılı da olabilmektedir. Şekil 3.5 Karotlu sondaj tekniği uygulanışı

33 10 Konvensiyonel karotlu sondaj tekniği Konvensiyonel sondaj tekniğinde takımın alt ucunda bulunan matkap sondaj makinasının morseti tarafından döndürülmekte ve ilerleme için gerekli olan baskı yine morset tarafından takım üzerine uygulanmaktadır. Bu şekilde delme işlemine başlanmış olur. Matkabın iç tarafı boştur, delinen formasyon bu önce bu boşluğa daha sonra ise matkabın üst kısmında bulunan karotiyer içerisine girer. Matkabın formasyonu kesmesi sırasında su veya sondaj sıvısı takım içerisinden basılmaktadır. Bunun nedeni matkabın soğumasını sağlamak ve kuyu tabanında bulunan kırıntıların dışarı atılmasını sağlamaktır. Karotiyer dolduğu zaman takım kuyu dışarısına çekilmektedir. Bu sırada alınan numunenin zarar görmemesi için matkap veya karotiyerin iç kısmında segman bulunmaktadır ve bu segman numuneyi sıkı bir şekilde tutarak karotun karotiyer içinden çıkmasını engeller [Özdemir, 2006]. Wire-line karotlu sondaj tekniği Bu teknik ilk olarak 1957 yılında kullanılmaya başlamıştır. Karotlu sondaj çalışmalarının genelinde Q-serisi wire-line takımlardır. 5 tip Q-serisi wire-line takım üretilmektedir. Bu takımlar DCDMA standartlarındaki çaplarda sondaj yaparlar ve bu standartlardaki kuyularda kullanılırlar. Bu yöntemin farklılığını oluşturan temel esas alınan karotun kuyu dışına çıkarılması sırasında tijlerin çıkarılmasına gerek olmamasıdır. Bu sistemdeki tijler diğer bilinen tijlere oranla daha geniş çapa sahiptir ve dış tüp ile aynı ölçüdedir. Bu sebeple iç tüp tijlerin içerisinde kolayca hareket edebilmektedir. Numune iç tüpe dolduktan sonra, ince çelik halata bağlı olan over shot kuyuya indirilir. Bu ekipman iç tüp başlığının üst kısmında bulunan çam ağacı adı verilen parçayı kavrar. Halat kuyu dışarısına çekildiğinde iç tüpün sabit kalmasını sağlayacak olan sustalar kapanır ve iç tüp serbest kalır. Bu uygulamadan sonra halat çekilmeye devam edilerek karotla dolu olan iç tüp tijlerin içinden kuyu dışarısına alınır. İç tüp boşaltılır, bakımı ve kontrolü

34 11 yapıldıktan sonra kuyu tabanına gönderilir. Kuyuda su varsa doğrudan tijlerin içerisinden, yoksa over shot çelik halat ile indirilir. İç tüp dış tüp içerisine oturtulur ve sabitlenir böylelikle uygulamaya devam edilir. Bu teknik diğer tekniklere oranla çok daha başarılı sonuçlar alınmasını sağlar. Kullanılması halinde metrajın artması, kuyu yıkıntılarının azalması, karot yüzdesinin artması, elmaslı matkap ömrünün artması gibi avantajlar sağlamaktadır [Gürpınar, 1968].

35 12 4. SONDAJ SIVILARI Sondaj sıvıları 1901 yılında döner sondaj sisteminde kullanılmıştır ve ilk kullanılan sondaj sıvısı su olmuştur. Teknolojik anlamda ilk sondaj çamuru 1921 yılında çamurun özelliklerini kontrol etmek amacıyla katkı maddelerinin kullanılmasıyla elde edilmiştir. Kullanılan ilk katkı maddesi yoğunluk arttırıcılar olmuş bunu 1929 viskozite arttırıcılar, 1944 yılında ise su kaybını denetleyen maddelerin kullanılması takip etmiştir Sondaj Sıvısının Kullanılmasının Nedenleri Zemin her yerde farklı özellikler gösteren bir malzemedir. Bu nedenle sondaj sıvısı ve bentonit olarak adlandırılan sondaj çamurundan uygun olanı formasyon özelliğine göre seçilir. Su; erime, şişme, yıkılma gibi durumlar yaşanabilecek formasyonlarda sondajın uygulama aşamasında ilerlemeyi güç hatta olanaksız hale getirir. Bu tip durumlarda en güvenilir yöntem sondaj çamurunun kullanılmasıdır [Özdemir, 2007] 4.2. Sondaj Sıvısının Görevleri Sondaj sıvıları uygulama esnasında yaşanabilecek olumsuzlukları en aza indirebilmek amacıyla kullanılmaktadır. Bu temelden yola çıkarak sondaj sıvısının görevlerini şöyle sıralayabiliriz; Kuyu duvarını sıvamak suretiyle kuyuyu koruma altına almak Sondaj çamuru matkap üzerindeki gerilmenin yatay bileşeni ve çamurun basıncıyla kuyu çeperinde bir sıva oluşturur. Böylelikle kuyu muhafaza borusu indirilmiş gibi davranır ve uygulama sırasında sorun yaşanmasını önler.

36 13 Matkabı soğutmak Matkap dönerek formasyonda ilerlediği için ısınır ve kısa süre içerisinde kullanılamaz duruma gelir. Sondaj sıvısı kullanılması halinde ısınma süresi uzar ve matkap soğuk kalır [Özdemir, 2006]. Matkabın kestiği kırıntıları kuyu dışına atarak matkabı temizlemek Sondaj sıvısı genellikle 1mm tane boyuna sahip kırıntıları kuyu dışına atabilir. Fakat matkabın özelliklerine bağlı olarak formasyondan ayrılan parçalar değişik tane boylarına sahip olabilmektedir. Bu durumda sondaj çamuru viskozitesinin yüksek olması nedeniyle kolaylıkla daha büyük tane boyuna sahip kırıntıları da kuyu dışına çıkarabilmektedir. Çamurun yukarı yönlü hızı kırıntıların düşüş hızından büyük olması, pompanın kapasitesinin yeterli olması gibi özelliklerde işlemin gerçekleştirilmesinde rol oynamaktadır. Kuyu duvarında oyuklar oluşmasını önlemek Gevşek formasyonlarda kuyu duvarında oluşan sıva her yöne eşit basınç ileterek dağılmaları ve oyulmaları engellemiş olur. Kullanılan ekipmanları yağlamak Sondaj çamuru; kuyu duvarında, üç konili matkapların yataklarında ve diğer parçalarda yağlama meydana getirir ve bu amaçla zaman zaman çamura % 10 a kadar mazot gibi maddeler ilave edilir [Özdemir, 2006]. Karot yüzdesini artırmak Suda eriyebilen karbonatlı ve bozunmuş kayaçlarda su ile çalışıldığında karot yüzdesi çok düşük olmaktadır. Bu tip formasyonlarda uygun özelliklere sahip sondaj çamurunun kullanılması karot yüzdesinde artışı sağlamaktadır.

37 14 Formasyona su kaçmasını önlemek Yüksek gözenekliliğe sahip formasyonlarda sondaj sıvısı formasyona kaçmakta ve kuyu ağzından dışarı çıkışı mümkün olmamaktadır. Bu durum da kırıntıların dışarı atılamaması, kullanılan su miktarının artışı ve takımın sıkışmasına neden olmaktadır. Su kaçağı olan kuyularda sondaj çamuru kullanılması kuyu duvarında sıva oluşturması nedeniyle kaçağı önleyecek ve sondaj sıvısının dolaşımını sağlamaktadır [Özdemir, 2006]. 4.3.Sondaj Çamurunun Bileşenleri Sondaj çamurunun bileşenleri su, kil ve çeşitli sentetik katkılardır Su Sondaj sıvısı olarak kullanılacak suyun tatlı, içilebilir veya kullanılabilir özellikte olması gerekmektedir Killer Genel olarak sondaj çamurunun ana maddesi kil mineralleridir. Killer sulu alüminyum silikatlardır. Bazik magmatik kayaçların, serpantinlerin ve özellikle feldispat minerali ve bu minerali içeren kayaçların değişik atmosferik etkilerle bozunması sonucu oluşmaktadır. Killer; kaolen türü killer, bentonit türü killer ve sulu mikalar olmak üzere üç ana gruba ayrılabilirler. Killerin bu üç türden hangi gruba girdiğini tespit edebilmek sondaj sırasında karşılaşılabilecek sorunlar ve çözümleri açısından önemlidir. Sondaj çamuru açısından önemli olan kil grubu Ca Montmorillonit [Özdemir, 2006].

38 15 Şekil 4.1. Sondaj çamuru Bentonit Bentonit, kimyasal formülü Al 4 Si 8 O 2 (OH 4 ).nh 2 O olan, genellikle volkanik kül ve tüflerin ayrışması sonucu oluşan; alüminyum, magnezyum ve silikat mineralleri içeren, montmorillonit bakımından zengin bir kil türüdür. Bentonitlerin diğer bir özelliği ise kendi ağılıklarının 5-6 katı kadar suyu emerek hacimlerini kat artırabilmeleridir. Bentonitler alkali bentonit, yarı alkali bentonit, toprak alkali bentonit, toprak alkali yarı bentonit, aktifleştirilmiş bentonit olarak kendi arasında beş grupta toplanır. Sondajlarda alkali bentonit kullanılmaktadır. Bu tür bentonitin seçilmesinin sebeplerinden birkaç tanesi; çamur içerisindeki ağırlaştırıcı maddelerin süspansiyonda tutulmasını sağlaması, yüksek sıvama özelliği ile kuyu cidarında sağlam ve düzgün bir kek oluşturarak kuyu hareketsizliğini sağlaması, kayganlık özelliğinden dolayı kuyuda matkapta ve sondaj dizisinde yağlama görevi yapması olarak söylenebilir [Özdemir, 2007].

39 16 Şekil 4.2. Sondaj sıvısı 4.4. Sondaj Sıvısı Katkı Maddeleri Sondaj sıvısı katkı maddeleri, her tür koşul ve formasyon yapısında düzenli uygulanabilmesi için sondaj sıvısına katılmaktadır. Viskozite Arttırıcılar Kesilen formasyon tanelerinin kuyudan dışarı çıkarılabilmesi çamurun viskozitesine bağlıdır. Viskozite artırılarak çamurun kaldırma kapasitesi yükseltilir ve kuyunun daha iyi temizlenmesi sağlanır. Bu ise genellikle polimer katılarak yapılmaktadır.

40 17 Şekil 4.3. Sondaj sıvısı viskozite testi uygulanışı Su Kaybı Azaltıcılar Çamurun sıvı kısmının formasyona sızma eğiliminin ölçüsü olan su kaybı denetimi ve azaltılması amacıyla polimer, CMC, nişasta gibi katkı maddeleri kullanılmaktadır. Dolaşım Kaybı Önleyiciler Kırık çatlak ve mağara gibi kaçağa sebep olabilecek jeolojik yapıların bulunduğu formasyonlarda sondaj çamurunun kaçmasını engellemek amacıyla lifler, saman ve ham killer kullanılmaktadır. İncelticiler İncelticiler çamur içerisindeki kil parçacıklarının karışık dizilimlerini düzenlemek amacıyla kullanılırlar. Genellikle çamura lignosülfonatlar katılmaktadır.

41 18 Asitlik ve Tuzluluk Ayarlayıcılar Çamur tuzluluğunun ve asitliğinin denetiminde kullanılan maddelerdir. Kireç Ca(OH 2 ) tuzluluğun, Kostik soda (NaOH) ve Sodyum Bikarbonat ise asitliğin kontrolünde kullanılan katkı maddeleridir. Ağırlaştırıcılar Formasyon basıncını denetim altında tutmak, yıkıntıyı ve kaçakları önlemek amacıyla çamura ağırlaştırıcılar ilave edilir. Ba 2 SO 4 kimyasal formülüne sahip olan barit ağırlaştırıcılar arasında en çok kullanılan katkı maddesidir. Kimyasal reaksiyona girmez ve aşındırma etkisi yoktur. Özgül ağırlığı g/cm 3 olan barit ile çamurun özgül ağırlığı 2.65 g/cm 3 e kadar yükselebilmektedir [Özdemir, 2006] 4.5. Sondaj Sıvısının Hazırlanması Jeoteknik sondaj kuyularında, sondaj sıvısının yeryüzüne çıkacağı kuyu duvarı ile takım dizisi arasındaki boşluk azdır. Ayrıca hareketin gerçekleştiği kısımlarda karotiyer başlığı, tij manşonları gibi hareketi sınırlayan yerler bulunmaktadır. Bu nedenle sondaj sıvısının akışkanlık özelliği çok iyi olmalıdır. Çamurun hazırlanması esnasında dikkat edilmesi gereken en önemli şey kullanılacak malzemelerin doğru sırayla karışıma ilave edilmesidir. Hazırlamak için kullanılacak maddeler ve işlem sırası şu şekildedir; (i) (ii) İlk olarak sondaj sıvısının ana bileşeni olan su havuza alınır. Kullanılacak suyun sertliği önemlidir. Nedeni ise sertliği yüksek olan su bentonitin verimini düşürecek ve çamurun su kaybı yüksek olacaktır.

42 19 (iii) (iv) Bentonit, karıştırma ekipmanları yardımıyla havuzdaki su ile karıştırılır. Su ile bentonit homojen bir şekilde karıştırıldıktan sonra katkı maddeleri formasyon özelliğine göre seçilerek karışıma eklenir [Özdemir, 2006]

43 20 5. PRESİYOMETRE DENEYİ Presiyometre deney yöntemi ilk olarak 1956 yılında Louis Menard tarafından Fransa da tanıtılan ve uygulanan bir yöntemdir. Presiyometre deneyi ile zeminlerin deformasyon ve mukavemet özellikleri aynı anda belirlenebilmektedir. Son yıllarda geliştirilen teknikler ile arazi gerilme durumu, permeabilite özellikleri gibi geoteknik tasarım parametreleri elde edilebilmektedir. Ayrıca zeminlerin sıkışabilirlikleri ve kayma direncide yerinde tayin edilebilen diğer parametrelerdir. Bu deney silindirik bir sonda ile açılan sondaj kuyusu içinde belli bir alana elastik membran yardımı ile uniform radyal (yanal) basınç uygulanmasına dayanır. Membran hacim değişimi ve uygulanan gerilmeden zemin özellikleri belirlenir [Mair ve Wood, 1987]. Deneyin Kabulleri (i) (ii) (iii) (iv) (v) Presiyometre kapasiteleri her türlü zemin koşullarında uygulanabilmesi açısından MN/m 2 dir. Çok sert zeminlerde kapasitesi daha yüksek (10-20 MN/m 2 ) olanlar kullanılmaktadır. Kaba çakıl içeren zeminlerde elastik membranın zarar görmesini engellemek için bu kısım bir koruyucu ile kaplanır. Elastik kısmın uzunluğu çapın 6 katından az olmamalıdır. Deney sonuçlarının yorumunda kuyu duvarında genleşmeden dolayı oluşan oyuğun, deformasyon için yeteri kadar uzun ve silindirik olduğu kabul edilmektedir.

44 Presiyometre Deney Düzeneği ve Ekipmanları Presiyometre deney sistemi; silindirik bir sonda, alt ve üst koruyucu hücre, ölçüm hücresi, basınç sisteminden oluşur. Kuyu çapı sondanın katı kadar olmalıdır. ASTM nin önerdiği kuyu çapları Çizelge 4.1 de gösterilmektedir. Çizelge 4.1. ASTM nin önerdiği kuyu çapları Sondaj Çapı(mm) Kuyu Çapı(mm) Yaygın olarak 58 mm çapında 420 mm boyunda ve ölçüm hücresi hacmi 535 cm 3 olan prob kullanılır. Sondajlar sırasında 1-2 m ara ile sondaj kesilerek uygulanır Presiyometre Türleri Menard Presiyometresi (MPM) Önceden açılmış sondaj kuyusu içerisinde uygulanan Menar presiyometre deneyi denince ilk akla gelen yöntemdir. Menard tipi presiyometre bazı problemlerinin bulunmasının yanında, gerçekçi bir araştırma yöntemidir. Ve bir çok araştırma yapılmasını sağlamıştır. Bir çok tipte menard tipi presiyometre üretilmiştir fakat en yaygın kullanılan tip 1 ve tip 2 dir. Tip 1

45 22 olarak bilinene klasik presiyometrede, ölçüm hücresi yüzeyden kontrol edilen basınç yardımı ile su doldurulur. Ölçüm hücresi iki koruyucu hücre arasındadır. Bu hücreler ölçüm hücresinin sadece radyal doğrultuda genleşmesini sağlamak içindir. Membranın genleşmesi sırasında kuyu çapındaki değişim, suyla dolu olan ölçüm hücresinin hacminden belirlenir. Yani dolaylı bir ölçüm söz konusudur. Tip 2 de membranın gaz veya yağ ile genleşmesi sağlanır. Membran içerisine yerleştirilmiş transdüserler, genellikle 6 adettir, ile deplasmanlar ölçülür yani; doğrudan elektronik olarak ölçüm söz konusudur. Bu nedenle daha doğru ve hassas ölçümler yapılabilir. Şekil 5.1. Menard tipi presiyometre

46 Şekil 5.2. Zeminler için kullanılan GC tipi prob un özellikleri 23

47 Self-Boring Presiyometresi (SBP) Menard tipi presiyometrede yapılan bir çok geliştirmelere karşın, zemin örselenme problemi giderilememiştir. Çünkü prob önceden açılmış kuyu içerisine yerleştirilmektedir. Bu sorunu çözmek için presiyometreye kendi deliğini açan bir sistem yerleştirilmiştir. İlk olarak İngiltere ve Fransa da denenmiştir. Ölçüm prensipleri klasik presiyometre ile aynıdır tek fark kendi sondaj kuyusunu kendisinin açmasıdır. Self-boring presiyometrede bulunan limit basıncın ve elastisite modülünün, menard tipinden farklı olmasının başlıca nedeni, sondaj sırasında örselenmenin ortadan kaldırılmasıdır. Şekil 5.3. Self-boring (kendi delen) presiyometrenin şematik gösterimi

48 25 Şekil 5.4. Self Boring Pressuremeter, SBP ; Deneyin yapılışı Push-in Presiyometre (PIP) Açık deniz yapılarına artan ilgi ve deniz dibi zeminlerin incelenmesi için geliştirilmiştir [Henderson ve ark., 1979]. Sistem kuyu tabanından itilerek zemine yerleştirilir bu sayede etrafındaki zemini daha az örseler. Membran yağ basıncı ile şişirilir ve basınç transdüserlerle elektronik olarak ölçülür. Basınç doğrudan ölçülürken membranın hacim değişimi ölçülen deplasmandan dolaylı olarak elde edilir. Presiyometre kuyu tabanına indirilir ve zemin içine itilir. Kesici uç çok katı ve sıkı zemin içerisinde bile ilerleyebilir. İlerleme sırasında zeminde 50 mm çapında bir kuyu oluşur ve deney yapılır [Roger Failmezger, 2005]. Bu deneye zeminin doğal haldeki gerilmelerinden çok daha büyük bir yatay gerilme ile başlanır [Clayton ve ark., 1995].

49 26 6. MENARD PRESİYOMETRE DENEYİ Menard Presiyometre deneyi, iki ana unsurdan oluşur : 1) Işınsal genişleyen silindirik prob, kuyu içinde gereken deney seviyesinde askıdadır, 2) Bir izleme birimi (basınç volumetre olarak bilinen) zemin üzerine yerleştirilir. Şekil 6.1. Menard presiyometre deneyi

50 Şekil 6.2. Devre diagramı (APAGEO). Diagramda; (1) Gaz besleme ve durdurma musluğu, (2) Su ve gaz için boşaltma (Bleed) vanası, (3-4) vanaya gidiş, (5) MPa (0-25 bar) göstergesi, (6)0-6 MPa (0-60 bar) göstergesi, (7) MPa (0-25 bar) göstergesi-koruma hücreleri, (8) geri basınç regulatörü, (9) ana basınç regülatörü, (10) gaz emme basınç göstergesi, (11) gaz besleme bağlantısı, (12e) su çıkış konektörü, (12g) gaz çıkış konektörü, (13) volumetre dolum tıpası ile otomatik durdurma musluğu, (14) merkez hücre göstergesi seçme vanası, (15) koruyucu hücre göstergesi ayırma vanası, (16) dişi tıpa, gaz devresi üzerindeki ek göstergeler için, (17) dişi tıpa, su devresi üzerindeki ek göstergeler için, (18) koruyucu filtre vanası, (20) volumetre, (21) ölçüm cihazı üzerinde suyun izlendiği tüp. 27

51 Şekil 6.3. Su ve Gaz Basıncı altında probun şematik görünümü [BAŞHAN, 2010]. 28

52 Şekil 6.4. Probun doğal durumda, gaz basıncı ve su basıncı altında şematik görünümü [BAŞHAN, 2010]. 29

53 30 Probun delikleri ve mühürlerin tamamen söküldüğündeki Görünümü Merkezi ölçme hücresi uzunluğu boyunca membran yerleştirme Merkezi hücre contaları bantlanmış Koruyucu kaplama yerleştirme (kılıf), 3mm lastik içinde Şekil 6.5. Probun hazırlanışı [BAŞHAN, 2011] Probların üzerindeki kılıflar, zemin türlerine göre farklı çeşitlere ayrılmaktadır. Aşağıdaki Çizelgeda genel olarak en yaygın olan 5 farklı kılıf çeşidi verilmiştir. Özelikler kuyu içindeki istenilen derinlikte deney yapılabilmesi için hem kuyudaki olası problemleri, hemde zemin türünü tahmin ederek, kılıf türünü seçmek gerekmektedir. Bahsi geçen kılıf çeşitleri kauçuk kılıflar, takviyeli yapı (kanvas), metalik yapı, metalik şeritler (balık sırtı), oluklu muhafazadır. Yukarıdaki sözü edilen ilk 4 kılıf; kauçuk kaplamalı, takviyeli, metalik ve metalik şeritlerden oluşan problar, genelde zemin ortamının mukavemet özellikleri, homojenliği, farklı kalınlıkta tabakaların varlığı vb. zemin ile ilgili özellikler ve kuyunun açılış yöntemi ve kuyu duvarının stabilitesi gibi, birçok

54 31 etmene bağlı olarak seçilir. 5. gruba giren yarıklı muhafaza, probun dış kılıfının patlatma riski yüksek olduğu, kum-çakıl vb heterojen zeminler ile ayrışmış kaya ortamlarında kullanılır. Prob yarıklı metal muhafaza borusu içinde deney derinliğine indirilerek yapılır Teknik Donanım ile İlgili Deney Kalitesini Etkileyen Sorunlar Deliği önceden açılmış (Prebored: PB) presiyometrelerde, kuyu açılırken, kuyu çevresindeki zeminde bazı olumsuzlukların oluşması kaçınılmazdır. Bu olumsuzluk nedenleri aşağıda verilmiştir. Toplam gerilme değişimi; Sondaj kuyusu açılırken, kuyu içinden zemin alınması ile toplam gerilme düşer. Bu değişime bağlı olarak sondaj sırasında kuyuda destek kullanılması gerekebilir. Gerilme, cep (kuyu) duvarlarında sıfır veya çamur basıncına eşittir. Kuyu (Cep) Çökmesi; Toplam gerilmenin yeterince azalması, zeminin yenilerek genleşmesine neden olursa, cep (kuyu) çökebilir. Özellikle zemin süreksizlik içeriyorsa, cep duvarından parçalar, kuyu içine düşebilir. Kuyu Duvarında Erozyon; sondaj esnasında, zemin parçaçıkları ve sondaj sıvısının geçişi sırasında, cep kenarları aşınmış olabilir; Kuyu Duvarının Yumuşaması; Cebe bitişik zemin içindeki boşluk suyu basıncında azalma olasılığı yüksektir. Sondaj kuyusu içindeki sıvı, emme basıncının artışına, efektif gerilmenin azalması ile neden olarak, şişme ve yumuşama oluşturabilir.

55 32 Sondaj kuyusu, zemin türüne göre, yalnız presiyometre deneyi için tasarlanmalıdır. Bu tasarım kriterleri, kuyu çapı, kuyu delme esnasında minimum deformasyon ve matkap ucunun minimum deformasyon ile kuyudan çıkartılmasıdır. Bu cep ve sondaj çapları, prob seçimine göre belirlenir, zemin türüne etkilerine göre de, sondaj metodu seçilir. Kuyular rotary (dönen) veya darbeli olarak tanımlanan her iki delme metodu ile açılabilir: Rotary delme, el burgusu (hand augering), sürekli havalı burgu, açık delik teknikleri ve temel sondajı kapsar; Darbeli sondaj, sürerek örnekleme ve kuyu içi çekiç uygulamalarını kapsar. El burguları, cep şekillendirme konusunda en iyi yöntemdir. Bu yöntemin uygulanabilirliği, sığ derinlikler ile desteksiz ayakta kalabilecek zeminler ile sınırlıdır. Sert killerde ve belki yeraltısuyu altındaki kumlara uygulanabilir. Zayıf kayaçlarda kullanmak pratik değildir. Derinlik 5.0 m ile sınırlıdır, çünkü burguyu sık aralıklar ile çıkarmak gereklidir. İşlem zaman alıcıdır ve çakıl olması durumunda ilerlenilemez, kuyu çöker veya dairesel olmayan bir delik açılır. El burguları, sondaj kuyusu tabanında delgi esnasında başka bir teçhizat ile cep şekillendirmek için kullanılabilir, ancak hem kuyuda genişleme meydana gelebilir, hem de pahalı bir uygulama olur. Sürekli havalı (matkap) delgi sadece sert killerde kullanılır. İlerleme hızı öyle olmalıdır ki zemin kesilirken, yanlara itilmemelidir. Cep duvarlarının yırtılmasını önlemek ve emme kuvvetini en aza indirilerek, matkap yavaşça çıkartılmalıdır. Kil içindeki çamurtaşları ve çakıllar, kuyu duvarlarından koparılarak boşluk bırakma eğilimindedirler. Açık kuyu tekniklerinde kullanılan tarama matkabı veya üçlü koni matkabı uygun değildir ve farklı çaplarda düzensiz ceplerin oluşmasına sebep olurlar. Bu, tijlerin sallanmasına ve kuyu duvarlarının geniş kesilip geçilmesi ile erozyonuna neden olmaktadır. Ancak, deneyin derinde veya deneyler arasında geniş mesafeler olması gerektiğinde, kuyu ve deney pozisyonları arasında ilerlemek için bu teknik kullanılabilir.

56 33 Darbeli rotary matkaplar amaca uygun değildir. Bunlar düzensiz ceplere neden olur fakat açık kuyu tekniklerinde olduğu gibi, hızlı ilerleme için kuyu içinde, deney pozisyonları arasında uygulanabilir. Temel sondaj teknikleri arasında, en çok dönel metod tercih edilir. Bu metot ile üniform çapta düzenli cepler elde edilebilir ve kuyu ortalama basınçlı su ile temizlenerek desteklenebilir. Rotary sondaj tekniği daha avantajlıdır, çünkü kesiciler küçüktür ve bu nedenle kuyu duvarlarındaki erozyon azdır. Doğru basınçlı su ile yıkamanın önemi hafife alınmamalıdır. Ortalama kuyu delme hızı, talaşı kaldırabilmek ve duvarlardaki erozyonu önlemek için, düşük olmalıdır. Killerde erozyon ve yumuşamaya neden olduğu için kuyunun su ile temizlenmesi (su verilmesi) tavsiye edilmez. Su düşük viskozite ve yüksek yukarı çıkış hızı nedeniyle, iri daneli zeminlerde aşındırma eğilimlidir. Sadece özel kayalar için uygundur. Hava boşaltma yalnız çok özel kayalar dışındaki ortamlar için uygun değildir. Çamur boşaltma, tüm zeminler ve kayalar için tercih edilir. Cep duvarlarını kaplayacak şekilde çamur boşaltılır. Zemini çevreleyen suyun soğurması azalır ve böylece çökmeyi önler, duvar stabilitesine yardım eder ve yumuşama olasılığını azaltır. Ancak, çamur kaplama kalınlığı çok büyük olursa, deney sonuçlarını etkileyebilir. Polymer bazlı çamurlar, bentonitik çamurlara göre yüzeyi daha ince kapladığı için tercih edilir. Deneyde cebi oluşturabilmek için vurmalı veya itmeli örnekleme tüplerı kullanılabilir. Bu yöntem sadece zeminlerde, yani kendini tutabilen kil ve belki su seviyesi üzerindeki kumlarda kullanılabilir. Ayrıca bu örnekleme tüpleri, diğer teknikler ile açılmış büyük çaplı sondaj kuyusuna sürülebilir. Sürülen tij örnekleyicileri dışındaki yivler, zeminin sıkışmasına neden olur. Bir örnekleme tüp önündeki kenar üzerindeki yiv dışarıdadır, böylece tüp duvarındaki zeminler yer değiştirir, dışarı itilerek, örneklemede bozulma minimum olur. İdeali, yiv boru içinde olmalıdır, presiyometre deneyinin yapılacağı kuyu cepleri böyle oluşturularak kullanılmalıdır. Böylece, örnekler sıkışarak çevresindeki zeminde bozulma minimize edilir. Bozulmuş örnek

57 34 alınması anlamına gelir. İtilen tüp tercih edilir, vurmalı tüplere göre, bozulmayı en aza indirir. Tüp altındaki boşlukta oluşan emme basıncını azaltmak için boru yavaşça geri çekilmelidir [BAŞHAN, 2010] Menard Presiyometre Probunun Yerleştirilmesi Menard Presiyometre deneyi, zeminin yeterince dayanımlı olduğu ve sondaj kuyusunun açık durabileceği yerlerde, muhafazasız yürütülen delme maliyeti nedeniyle, daha ekonomik olmaktadır. Zeminin desteksiz stabil duramadığı durumlarda (kum ve çakıllar) bazen özel oluklu kaplama kullanılır. Menard Presiyometre probunu, kuyu içinde istenilen derinliğe indirmek için zeminin cins ve yapısına bağlı olarak şu işlemler yapılır. Yıkıntı Yapmayan Kohezyonlu Zeminlerde; Eğer yıkıntı kuyunun bitimine kadar söz konusu değilse, kuyu açılması tamamlanır. Sistematik olarak her metrede bir deney tekrarlanır. Genellikle aşağıdan yukarı deneyleri yapmak daha pratik olur. Kuyu açıldıktan en fazla 24 saat içinde deneyler yapılmalıdır. Bu mümkün olmuyorsa kuyu açılmasına paralel olarak deneyler yukarıdan aşağıya doğru yapılmalıdır. Kuyu açılması için klasik dönel(rotary) tip sondaj makineleri kullanılır. Gevşek yumuşak zeminlerde; Kuyu yıkıntı yapıyorsa sondaj suyuna bentonit karıştırılarak yıkıntı önlenebilir. Ya da, ilerlemeye paralel olarak deney seviyesine kadar, kuyu muhafaza borusu ile emniyete alınır. Deney yapıldıktan sonra muhafaza borusu kuyu taban kotuna kadar sürülür. İlerleme ve deney, sırayla tekrarlanır. Borulama yapılamıyorsa deney yapıldıktan sonra üst seviyeler, kuyuya beton dökülerek emniyete alınır. Ayrıca sığ derinlikteki deneylerde, özel el burguları kullanılabilir. Kum, silt ve çakıllı zeminlerde; Özellikle su altında ve yıkılma gösteren kohezyonsuz zeminlerde, radyal deformasyonu mümkün kılacak 4 ile 6 yan yarık ihtiva eden özel dövme muhafaza boruları kullanılır. Bu borular çok

58 35 gevşek kısımlarda, hidrolik baskı ile, nispeten daha sıkı (hidrolik baskı ile sürülemeyen) zeminlerde ise, çakılarak kuyu içine indirilir. Prob en alttaki yarık tüp içerisine (muhafaza) yerleştirilerek deney yapılır. Bu yerleştirme zeminin oynamasına ve tabanda hafif bir sıkışma meydana getirir. Bu husus gevşek zemin ölçülerinde ihmal edilebilir. Ancak, hassas oturma etütleri için, probu iterek yerleştirmek tavsiye edilmez. Çünkü bundan dolayı zeminin elastik özelliklerinde değişmeler olabilir. Bu metotlar temel etütlerinin çoğunda geçerlidir Deney Ekipmanının Kalibrasyonu Presiyometre ekipmanları, her kullanımdan önce basınç kaybı (Pc) ve hacim kaybı (Vc) kayıplarını gidermek için kalibre edilir Basınç kaybı testi (Pressure Loss Test) Prob üzerindeki kauçuk/lastik kılıf (membran), artan genişlemeye karşı hafif bir direnç gösterir. Serbest probun hacimsel genişlemesi ve uygulanan yük arasındaki ilişkiyi tanımlamak için, zemin yüzeyinde probun kalibrasyon testi yapılır. Basınç kaybı (Pc), prob duvarlarının sertliği nedeniyle meydana gelir. Prob duvarlarını genişletmek için gerekli basınç test sırasında okuyucu aygıt üzerindeki basınç okumalarından elde edilir. Bu membran direncini, zemine uygulanan gerçek basıncı elde etmek için, zemindeki testler sonrasında, her hacim değişimi esnasında ölçülen basınçtan çıkarmak gereklidir. Membranın sertliği/direnci bulmak için yapılan kalibrasyon, probun tamamen şişirilerek ve probun basınç ölçüm seviyesinde yerleştirilmesi ile yapılır. 10 kpa artışlar ile uygulanan basınçlar, 1 dk tutulur ve 1 dk sonra hacim okumaları alınır.

59 36 Bu açık havada yapılan, basınç kaybı testi, prop presiyometre yanında yeralır ve prob adım adım artırılan basınç ile şişirilerek, membranın, hacime karşı basınç eğrisi elde edilir. Şekil 6.6. Açık havada basınç kaybı deneyi şematik gösterimi [BAŞHAN,2010] Hacim kaybı testi (Volume Loss Test) Hacim kaybı (Vc), prob ve sıvı dahil olmak üzere hortumların genleşmesi ve test ekipmanlarını herhangi bölümünün sıkışabilirliği ile de meydana gelebilir. Hacim testi aşağıdaki gibi gerçekleşir. Prob ağır çelik muhafaza borusu içine yerleştirilir, muhafaza borusunun rijit olduğu kabul edilerek kalibrasyon yapılır. Şekil 6.7. Hacim kaybı testi şematik gösterimi [BAŞHAN, 2010]

60 37 Çizelge 6.1. Hücre merkezinin veya probun ilk hacmi Vs [APAGEO-çalıştıma talimatları, 2006] Probun sertlik limitine göre, PL (1) kılıf tipi, Fransız Standardı NF P : Ocak mm probları Sipariş numarası Kılıflar için A A A A A Açıklama Vs (2) (cm3) Lastik kılıf (3) (3mm kalınlığında) + standart membran Çelik-sertler ile kuvvetlendir ilmiş kılıf (ayrıca metal kılıf olarak da adlandırılır) + standart membran Kanvas ile kuvvetlendir ilmiş kılıf (3mm kalınlığında) + standart membran H.P. Kanvas ile kuvvetlendir ilmiş kılıf (4 mm kalınlığında) + standart membran Çelik kanvas ile takviyeli kılıf + standart membran Pel kpa (bar) Test 140 (1.4) Düşük basınç Zemin türleri Çamur, yumuşak killer, silt, gevşek kum, macun kıvamında tebeşir 90 (0.9) Orta basınç Çakıl, çakmaktaşı, kil, tebeşir çamur, yumuşak kil, silt, gevşek kum, macun kıvamında tebeşir 100 (1) Orta basınç Kil, silt, kum 250 (2.5) Orta-yüksek basınç 320 (3.2) yüksek basınç Kil, silt, kum+marn, iri taneli zeminler marn, iri taneli zeminler, ayrışmış kayalar ve taze kayalar

61 Basınç Farkı Bu bölümde ölçüm hücresi ile koruyucu hücreler arasındaki basınç farkının, proba etkisi tanımlanmıştır. Şekil 6.8. Prob kotunda ölçüm hücresi ile koruyucu hücreler arasındaki basınç farkları [APAGEO, 1997] 6.5. Presiyometre Deneyinde Elde Edilen Parametreler Presiyometre deneyinden aşağıdaki parametreler dolaylı yoldan elde edilebilmektedir. (i) Deformasyon modülü (ii) Kayma mukavemeti parametreleri; kohezyonlu zeminlerde ve zayıf kayaçlarda drenajsız kayma mukavemeti cu, zeminlerde kayma mukavemet açısı Ф (iii) Arazi yatay gerilme değeri σho kohezyonsuz

62 Deneyin Sınırlayıcı Şartları Presiyometre deneyinde bazı sınırlayıcı şartlar vardır. Bunlar; (i) (ii) (iii) (iv) Presiyometre deneyinde radyal yönde yükleme yapıldığından bulunan deformasyon modülü zeminin düşey deformasyon modülünden farklıdır. Deneyde poisson oranı ölçülmez gerilmeye bağlı bu değerin tahmin edilmesi gerekmektedir. Kuyu özellikleri deneye etki eden en önemli faktördür. Yüzeyin pürüzlü olması veya sondajdan hemen sonra deney yapılmaması sonucu, deney bölgesinin gevşemesi veya kuruması sonuçları etkilemektedir. Küçük bir hacmi temsil ettiğinden dolayı tabakayı tam temsil edemeyebilir, şeklinde kısaca özetlenebilir Limit Basıncın Tanımı Limit basınç (P lt ) teorik olarak silindirik boşluğun ilksel hacminin iki katına ulaştığı andaki hacme karşılık gelen basınç değeridir. Başka bir deyişle, deney sonucunda elde edilen verilerden çizilen grafikte eğrinin 700 cm 3 değerini kestiği noktaya karşılık gelen basınç değeridir şeklinde ifade edilebilir. Ménard limit basıncın tanımını dv/v 0 = 1 (P lm ) şeklinde yapmıştır. Burada V 0, p=0 olduğu deneye ilk başlandığı andaki boşluğun hacmi olarak tanımlanmıştır [Gambin, 2005].

63 40 Çizelge 6.2. Çeşitli zeminlerin limit basınç (PL) değerleri. Zemin türü PL (kpa) PL (bar) Yumuşak kil Katı kil Sert kil Gevşek siltli kum Silt Kum-çakıllar Eski dolgu Genç dolgu Çizelge 6.3.Limit basınç (PL) ve Menard Modülü (Em) değerleri [Gambin and Rousseau,1980]. Zemin türü Em (kpa) PL (kpa) Çamur, turba Yumuşak kil Orta kil Sert kil Marn Gevşek siltli kum Silt Kum ve çakıl Sedimenter kumlar Kireçtaşı >10000 Yeni dolgu Eski dolgu

64 Presiyometre Modülünün Tayini Presiyometre modülü (E M ); zemin deney eğrisinin düz olduğu kısımda az çok elastik malzeme davranışı gösterir. Elastik ortamda silindirik boşluğun radyal basınç ile genişlemesi, 1 µ / * p (6.1) eşitliği ile ifade edilir, presiyometre modülü ise E M = 2.66( V 0+ ( V f + V 0 / 2 )) * (( p f - p om ) - p i ) / (V f V 0 ) (6.2) eşitliğiden hesaplanır. Presiyometre modülü ile limit basınç oranının yüksek değerleri (12-30) aşırı konsolide zeminleri, düşük değerleri ise (5-8) su altındaki kum, çakıl siltli kum gibi alüvyal zeminleri işaret etmektedir Presiyometre Eğrisi Probun kalibrasyonu yapıldıktan sonra, deney esnasında 1dk lık okumalardan çizilen tipik Presiyometre eğrisi, düzeltilmiş basıncın bir fonksiyonu olarak düzeltilmiş hacimsel (60 s) genişleme verilerinden elde edilir. Bir çamurtaşına ait tipik bir presiyometre eğrisi Şekil 6.9 da verilmiştir. Burada artan prob basıncına karşı hacim değişimi gösterilmektedir.

65 42 Şekil 6.9. Çamurtaşı için Menard Tipi presiyometre eğrisi [Meigh and Greenland, 1965]. Menard deneyi sırasında, basınçlara karşı hacim eğrileri 3 aşamada sunulur. 1. Basınç Safhası 2. Elasto - Plastik Safha (Sünme) 3. Plastik Safha (Yenilme) Presiyometre eğrisinde üç safhada gelişen aşamalar aşağıdaki gibi tanımlanır: i) Basınç Safhası; Zeminin başlangıçtaki yani sondajdan önceki durumunu yansıtır. Prob yatağının kuyu duvarına karşı tepkisi ve yerinde yatay gerilmenin yeniden tespit edilmesi (p < p0(i)); yani prob şişerek, kuyu (cep) duvarlarına temas eder.

66 43 ii) Elasto - Plastik Safha (Sünme); Lineer gerilme-şekil değiştirme davranışı ve düşük sünme düzeyini (p0 < p <pf) gösterir. Yani prob basıncına karşı zeminin tepkisinden Elastisite Modülü, Em ölçülür. iii) Plastik Safha (Yenilme); Plastik deformasyon, zemin yenilmesine yaklaşılırken, ölçülen sünme miktarları artar (pf <p< PL). Yani prob basıncına karşı zemindeki büyük yer değiştirme ile, zeminin Son Limit Basıncına, PL na ulaşır Deneyin Uygulanması Deneyin ana düşüncesi, zeminlerin deformasyon-basınç ilişkisini belirlemek amacıyla açılmış silindirik boşluğun yatay olarak genişletilmesidir. Önce sondaj kuyusu deney yapılacak derinliğe kadar delinir. Kuyu çapına göre önceden seçilmiş olan sonda deneyin yapılacağı derinliğe indirilir. Limit basınca 7 ile 15 kademe arasında eşit basınç artışı uygulanır. Basınç uygulaması başlatıldıktan sonra 15, 30 ve 60 saniye aralıkla hacim ölçümü alınır. 30 ile 60 saniye okumaları arasındaki hacim değişimi sünme (creep) değeridir. 60 saniye okuması yapıldıktan sonra, bir önceki basınç artışına eşit bir basınç verilerek deneye devam edilir. Bu şekilde hacim genişlemesi 700 cm 3 oluncaya kadar deney sürer. Kuyu 700 cm 3 hacme ulaştığı anda zemin yenildi kabul edilir ve bu yenilme anındaki basınçta limit basınç olarak kaydedilir. Presiyometre deneyi yaklaşık dakika süren bir deneydir. Bu da deneyin kilde drenajsız, kumda ve çakılda drenajlı yapıldığı anlamına gelmektedir Örselenmenin Deformasyon Modülüne Etkisi Combarieu ve Canépa (2001) kuyuyu açma sürecinin; presiyometre deneyinden elde edilen deformasyon modülü değerinin zeminin gerçekte sahip olduğu değerden daha düşük çıkmasına sebep olduğunu belirtmiştir.

67 44 Her ne kadar tüm zemin türleri için mümkün olmasa da; el burgusu kullanmanın presiyometre deneyi için en güvenilir yöntem olduğu bilinmektedir. Combarieu ve Canépa (2001) sondaj açma tekniklerinin deformasyon modülüne etkisini araştırmışlardır. Yapmış oldukları çalışmaların sonuçları göstermiştir ki; döner darbeli sondaj gibi örseleyici etkisi fazla olan teknikler el burgusuna göre deformasyon modülünü 1/5 oranına kadar düşürmektedir. El burgusu ve sürekli burgu ile yapılan deneyler sonucunda elde edilen modüllerin ise hemen hemen aynı olduğu görülmüştür. Işık (2006) örselenmenin deney sonuçları üzerindeki etkisini araştırmak için presiyometre deneyinin sayısal analizlerini yapmıştır. Bu çalışmadan elde edilen sonuç Şekil 6.10 da özetlenmiştir. Şekil 6.10 da örselenmiş zonun kalınlığı (T d ), prob yarıçapı (D p ) ve örselenmemiş makaslama dayanımı ilişkisi verilmiştir. Şekil 6.10 dende anlaşılacağı gibi örselenmiş zonun kalınlığının elde edilen modülün değeri üzerinde önemli etkisi vardır. Ghesaplanan /Görselenmemiş Örselenmemiş zonun modül yüzdesi Şekil Örselenmiş zon kalınlığı ile elde edilen modül arasındaki ilişki [IŞIK, 2006]

68 45 7. DENEYSEL ÇALIŞMADA KULLANILAN MALZEME VE YÖNTEMLER 7.1. Çalışma Sahasının Genel Jeolojik Özellikleri Çalışma alanı olarak Ankara ili sınırları içinde bulunan Beytepe Kampüsü, Bilkent Otel yakınlarında Bulunan Yüksek Öğretim Kurumuna ait saha ve Ümitköy - Alacaatlı mevkii seçilmiştir. Ankara ili kent alanı güney ve güneydoğu kesimlerinde çoğunlukla kahverengi, sarımsı kahverengi ve grimsi yeşil görünümlü çıkmalar veren; yer yer derin vadilerle yarılmış olan Baıley ve McCallıen ( ) tarafından Ankara Melanjı olarak tanımlanan bu seri, kent alanı içinde, genelde fillit, grovak, çamurtaşı, tüfit, kireçtaşı ve yastık yapılı spilit-bazalt bloklardan oluşan kaotik bir görünüm içindedir. Bu serinin Dikmen grovakları [Erol, 1956], Grovak melanjı ya da metamorfik bloklu melanj [Norman,1973] olarak adlandırılan kesimi, kent alanı içinde, A.Öveçler, Dikmen, Y.Ayrancı, İncesu, K.Esat, Gaziosmanpaşa bölgelerinde; aynı serinin, [Norman,1973] tarafından kalker bloklu melanj olarak adlandırılan kesimi ise, Çankaya, B.Esat ve İmrahor bölgelerinde çıkmalar verirler. Grovak melanjının ana elamanlarını oluşturan fillit ve grovak blokları, yer yer karmaşık bir görünümde olmakla birlikte genelde uzun eksenleri KD-GB doğrultulu mercekler halinde killi grovaktan oluşan bir matriks çinde yer alırlar. Bazı yerlerde, matriks malzemesi ile blok malzemesi, litolojik görünmeleri açısından, birbirine çok benzer olup bazen bu ikisini birbirinden ayırt etmek oldukça güçtür. Blokların hemen hepsinde, azda olsa bazı metamorfizma izleri görülmektedir. Daha çok sarımsı kahverenkli melanjın çok az metamorfizma geçirmiş bir elemanı olan grovak bloklarında ise, birbirlerini dar açılar ile kesen, hemen her yönde gelişmiş çatlaklar bulunmaktadır. Bu çatlakların bazıları arasında yer alan kalsit ve kuvars dolguları yer yer çok ince damarlar oluştururlar. Bu

69 46 bloklar arasında, tektonik ezilme sonucu oluşmuş makaslama zonları ve yer yer grovak merceklerinden oluşan sucuk yapıları grovak melanjının tipik görünümü oluşturmaktadırlar. Grovak melanjının bir başka elemanı olan çamurtaşları ise, grimsi yeşil veya sarımsı kahverengi, çok ince ( < 1 mm ) yapraklar halinde, genellikle sözü edilen makaslama zonlarında, grovak mercekleri veya katmanları arasında yer alırlar [Kasapoğlu,2000]. Grovak melanjının kent alanında gözlemlenen en belirgin özellikleri bloklar içinde görülen çok yönde gelişmiş birbirlerini dar açılar ile kesen kırık ve çatlaklar ve bunların bir kısmını doldurmuş olan kalsit ve kuvars damarları ile çoğunlukla matriks malzemesi içinde gözlemlenen tektonik ezilme izleri, makaslama zonları ve küçük ölçekli faylanmalardır. Yüzeye yakın kesimlerde görülen bozunma izleri (oksidasyon, kırılganlık, ufalanma gibi), melanjın son derece zayıf olmasına sebep olmuştur. Bozunmanın fazla olduğu grovaklarda taze kırık yüzey rengi, koyu sarı ve kahverengi tonunda izlenirken, bozunmanın etkisi azaldıkça, yeşil rengin egemen olduğu gözlenir [Nurlu, 1996]. Kasapoğlu (2000) kayaç zeminlerde bulunan grovakların ortalama tek eksenli sıkışma dayanımı değeri 592 kg / cm², elastisite modülü değeri 2.32*10⁵ kg / cm², çekilme dayanımı değeri 82 kg / cm², makaslama dayanımı değeri 190 kg / cm² olarak tespit etmiştir. Kent alanı içinde kayaçların yanı sıra alanın üçte ikisini kaplayan akarsu ve göl çökelleri ile alüvyonlardan oluşan toprak zeminler de mevcuttur. Bu akarsu ve göl çökelleri genelde, değişik kalınlıklarda çakıllı, kumlu, siltli ve killi yüzeyler, yer yerde çok ince kireçli düzeyler ve kireç yumruları içerirler. Renkleri grimsi sarıdan, sarımsı kahverengiye kadar değişen bu az pekişmiş toprak zeminler, kent alanı içinde belirgin bir katmanlaşma göstermezler. İçerdikleri killi siltli, kumlu ve çakıllı düzeyler, daha çok birbiri içine kamalanan

70 47 değişik boyutlardaki mercekler halinde olup, bunların yanal süreklilikleri yoktur. Toprak zeminlerin çakıllı ve kumlu düzeylerinde egemen olan mineraller, kuvars, plajiyoklaz, kalsit ve kil mineralleridir. Killi seviyelerde çoğunlukta görülen kil mineralleri ise simektit (montmorillonit) tir. Bu zeminlerin tane özgül ağırlığı değerleri 2.47 ile 2.76 arasında değişmekte olup, ortalama tane özgül ağırlığı değeri, 2.58 dir. Toprak zeminler genelde iyi derecenlenmiş olup, ortalama olarak, yaklaşık % 15 çakıl, % 25 kum, % 30 silt ve % 30 kil tane boyundaki malzemelerden oluşur. Bu zeminlerin %33 gibi büyük bir bölümü Birleştirilmiş Toprak Sınıflaması nda, MH grubuna; %15 i CH grubuna; % 15 i SM grubuna geri kalan bölümü ise diğer gruplara ait topraklardan oluşur. Ankara kenti içinde bahsi geçen toprak zeminlerin ortalama güvenli taşıma gücü değerleri (qs), 1.5 m temel derinliği ve 2*2 m² temel için alüvyon zeminlerinde 1.0 kg / cm², akarsu ve göl çökellerinde ise 3.0 kg / cm² olarak hesaplanmıştır Çalışma Sahasının Jeolojisi Jeoteknik araştırmaların amacı çalışma için seçilen sahada bulunan zemin ve kaya kütlelerinin mühendislik özelliklerini belirlemektir. Bunun için Hacettepe Ünivesitesi Beytepe Kampüsü nde ve Ümitköy mevkiinde seçilen çalışma sahalarındaki birimlerin mühendislik özelikleri, farklı sondaj açma teknikleri ile birlikte presiyometre deneyi uygulanarak elde edilecektir. Daha önce de belirtildiği gibi farklı sondaj açma teknikleri ile oluşan örselenmenin presiyometre deney sonuçları üzerindeki etkisini belirleyebilmek için grovaklar ve Pliyosen yaşlı aşırı konsolide kil birimler seçilmiştir. Bu birimlerin yüzeylendiği çalışma sahalarının jeolojisi aşağıda verilmiştir.

71 Hacettepe Üniversitesi Beytepe Kampüsü Beytepe kampüsünde yüzeylenen grovaklar yoğun süreksizlikler ve makaslama zonları içeren kaya kütlesi görününmdedir. Sahada iki tür grovak gözlemlenmiştir; bunlar mikro ve makro düzeyde makaslama düzlemleri bulunan kil ve karbonat matriksli grovaklardır. Karbonat matriksli grovaklar kuvars, feldispat, klorit, biyotit mineralleri ile çört ve riyolit kayaçlarına ait parçalar içermektedir. Kalsit ve demir oksit dolgulu birçok çatlak bulunmaktadır. Kil matriksli grovaklarda ise gelişigüzel yönlenmiş demir oksit rengini almış çatlaklar ve kırıklar bulunmaktadır. Taneler kuvars, kayaç parçacıkları ve bazı feldispat minerallerinden oluşmaktadır. Işık 2006 da yapmış olduğu çalışmada grovak kaya kütlesinin GSI puanını 10 olarak belirlemiştir. Şekil 7.1. Beytepe Kampüsü çalışma sahası yer bulduru haritası

72 Şekil 7.2. Beytepe Kampüsü çalışma sahası uydu görüntüsü 49

73 Ümitköy - Alacaatlı mevkii İnceleme alanında Pliyosen yaşlı Ankara kili ve üst seviyelerde yapay dolgu birimler yüzeylenmektedir. Yapay dolgu birimler çalışma sahasına yakın yapılan kazılardan çıkan zeminler ile inşaat atıklarının kontrolsüz bir biçimde sahaya dökülmesiyle oluşmuşlardır. Pliyosen yaşlı birimler ise kırmızımsı killi seviyeler ile yine birim içerisinde bulunan çakıllı, kumlu ve karbonatlı seviyelerden oluşmaktadır. Çalışma sahasında gözlenen en yaşlı birimler Elmadağ formasyonuna ait kumtaşlarıdır. Kumtaşları çalışma sahasının güney ve kuzey kesimlerinde nispeten düşük kotlarda yüzeylenmektedir. Şekil 7.4 de çalışma sahasının jeolojik kesitlerini gösteren model sunulmuştur. Şekil 7.3. İncelenme alanı yer bulduru haritası

74 51 Şekil 7.4. Çalışma sahasının jeolojik kesitleri [Hendese Jeoteknik, 2011] Daha önce belirtildiği gibi inceleme alanında üç farklı birim ayırt edilmiştir. Bu birimler alttan üste doğru kumtaşları, Pliyosen yaşlı Ankara kili ve üst seviyelerde çalışma sahasında gözlenen yapay dolgu birimleridir. Çalışma sahasından alınan örneklerin Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırma Sistemine (USCS) göre zemin türlerinin dağılımını belirleyebilmek amacıyla

75 52 pasta grafikleri hazırlanmıştır. Bu amaçla Şekil 7.5 de laboratuvar deney sonuçlarına göre ince ve iri taneli zeminlerin yüzdeleri, Şekil 7.6 de ise laboratuvar deney sonuçlarına göre zeminlerin birleştirilmiş zemin sınıflandırma sistemine göre yüzdeleri verilmiştir. Şekil 7.5 incelendiğinde araziden alınan örneklerin % 97 sinin ince taneli, % 3 ünün iri taneli olduğu görülür. Şekil 7.6 incelendiğinde ise araziden alınan örneklerin % 3 ünün killi kum (SC), % 20 sinin düşük plastisiteli kil (CL), % 77 sinin yüksek plastisiteli kil (CH) olduğu görülür. 3% İnce Taneli İri Taneli 97% Şekil 7.5. Laboratuvar deney sonuçlarına göre ince ve iri taneli zeminlerin Yüzdeleri 20% 3% CH CL SC 77% Şekil 7.6. Laboratuvar deney sonuçlarına göre zeminlerin birleştirilmiş zemin sınıflandırma sistemine (USCS) göre yüzdeleri [Hendese Jeoteknik, 2011]

76 Bilkent İhsan Doğramacı Bulvarı İnceleme alanında üç farklı birim ayırt edilmiştir. Bu birimler alttan üste doğru kumtaşları, Pliyosen yaşlı Ankara kili ve üst seviyelerde çalışma sahasında gözlenen yapay dolgu birimleridir. Çalışma sahasından alınan örneklerin Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırma Sistemine (USCS) göre zemin türlerinin dağılımını belirleyebilmek amacıyla pasta grafikleri hazırlanmıştır. Bu amaçla Şekil 7.8 de laboratuvar deney sonuçlarına göre ince ve iri taneli zeminlerin yüzdeleri, Şekil 7.9 de ise laboratuvar deney sonuçlarına göre zeminlerin birleştirilmiş zemin sınıflandırma sistemine göre yüzdeleri verilmiştir. Şekil 7.8 incelendiğinde araziden alınan örneklerin % 75 inin ince taneli, % 25 inin iri taneli olduğu görülür. Şekil 7.9 incelendiğinde ise araziden alınan örneklerin % 30 unun yüksek plastisiteli kil (CH), % 45 inin düşük plastisiteli kil (CL), % 25 inin killi kum (SC) olduğu görülür [Hendese Jeoteknik, 2011]

77 Kesit 1 Kesit Kesit 3 Kesit Dolgu Pliyosen birim Kumtaşı Kesit 1 K G GB Kesit 2 KD D Kesit 3 B KB Kesit 4 GD Şekil 7.7. Bilkent İhsan Doğramacı Bulvarı çalışma sahasının jeolojik kesiti [Hendese Jeoteknik, 2011]

78 55 25% İnce Taneli İri Taneli 75% Şekil 7.8. Laboratuvar deney sonuçlarına göre ince ve iri taneli zeminlerin yüzdeleri 25% 30% CH CL SC 45% Şekil 7.9. Laboratuvar deney sonuçlarına göre zeminlerin birleştirilmiş zemin sınıflandırma sistemine (USCS) göre yüzdeleri [Hendese Jeoteknik, 2011] 7.3. Yöntem Yapılacak olan presiyometre deneyi için öncelikle seçilen çalışma sahalarına gidilmiş sondaj kuyularının açılacağı noktalar belirlenmiştir. İlk olarak pliyosen kil birimlerinin olduğu Ümitköy Alacaatlı mevkiinde tezin amacına yönelik farklı sondaj açma teknikleri (auger, çift tüplü karotiyer ve rockbit) kullanılarak

79 56 9 metrelik kuyular açılmıştır. Her bir kuyunun açımının tamamlanmasından hemen sonra presiyometre deneyi yapılmak üzere kalibrasyonu yapılmış prob kuyu içerisinde yerleştirilmiştir. Sıfırdan başlamak üzere önce 1 bar aralıklarla ölçüm alınmış daha sonra bu fark 2 ye çıkarılarak zemin yenilmeye çalışılmış, artan basınca karşılık değişen hacim değerleri 15,30 ve 60 saniyelerinde kaydedilmiştir. Prob için yapılmış olan basınç ve hacim kalibrasyonu değerlerinden kalibrasyon eğrisi çizilmiş ve eğrinin denklemi bulunmuştur. Denklem kullanılarak kalibrasyon değeri elde edilmiş ve hesaplamalar için gerekli olan düzeltilmiş basınç değerlerine ulaşılmıştır. Bununla birlikte elastisite modülünü bulabilmek amacıyla 60. Saniyede kaydedilen basınca karşılık hacim değerleriyle presiyometre eğrisi elde edilmiştir. Eğrinin yataya paralel olarak giden elastik safhayı temsil eden kısmından iki nokta seçilmiş poisson oranı 0.3 olmak üzere E = (1+µ).2V.( P / V) eşitliği kullanılarak elastisite modülü bulunmuş ve ayrıca limit basınç değerleri hesaplanmıştır. Auger, karotiyer ve rockbit kullanılarak açılan üç sondaj kuyusu içinde aynı işlemler sırasıyla uygulanmıştır. Seçilmiş olan diğer çalışma sahalarında da (İhsan Doğramacı Bulvarı-Yök Arazisi ve Beytepe Kampüsü) yapılacak olan sondaj noktaları belirlenmiş kuyular farklı yöntemler kullanılarak açılmış ve daha önce bahsedilen tüm işlemler aynı sırayla bu çalışma sahalarından elde edilen değerler için uygulanmıştır.

80 57 8. DENEYSEL BULGULAR Bu bölümde arazi ortamında gerçekleştirilen deneyler ve deneysel çalışmalarda elde edilen bulgular özetlenmiştir. 8.1.Auger Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular (Ümitköy-Alacaatlı Mevkii) Sondaj açma tekniği olarak 66 mm çapında auger kullanılarak sondaj kuyusu açılmıştır. Şekil 8.1 de auger ile açılan kuyuya ait çalışmalar gösterilmiştir. Açılan sondaj kuyusuna önce 3.0 metre daha sonra 4.5 ve 6.0 metre derinliklerde olmak üzere prob yerleştirilmiş ve presiyometre deneyi yapılmıştır. 15, 30 ve 60 saniye okumaları yapılarak uygulanan basınca karşılık değişen hacim değerleri kaydedilmiştir. Şekil 8.1. Auger kullanılarak sondaj kuyusu açma çalışması.

81 Şekil 8.2. Kuyunun tamamlanması ve deney için seçilen birim pliyosen kil 58

82 59 Çizelge 8.1. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde auger ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik= 6.0m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) ,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 Basınç (kg/cm²) Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi Şekil 8.4. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde auger ile açılan kuyuya ait presiyometre deney eğrisi

83 60 Çizelge 8.2. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik= 4.5 m BASINÇ(kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil 8.5. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

84 61 Çizelge 8.3. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde auger ile açılan kuyuya ait 3.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik= 3.0 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Kalibrasyon eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil 8.6. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde auger ile açılan kuyuya ait 3.0 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi Üç farklı seviyede yapılan deneyler sonucu 6.0 ve 4.5 metre seviyelerinde zemin yenilmemiş fakat 3.0 metrede zeminde yenilme gözlemlenmiştir.

85 Rockbit Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Sonuçlar (Ümitköy-Alacaatlı Mevkii ) Rockbit ucu olarak killi birimler için topbaş matkap kullanılmıştırsondaj sıvısı olarak su seçilmiştir.. Açılan sondaj kuyusu 6.0 metre olarak açılmıştır fakat malzemenin suyla birlikte dayanımını kaybetmesinden dolayı kuyu belli bir seviyede çökmüştür. Bu nedenle kuyu derinliği 6.0 metre olmasına rağmen ölçüm derinlikleri 4.5 ve 3.0 metredir. Bahsedilen seviyelere prob yerleştirilmiş ve presiyometre deneyi yapılmıştır. Deney esnasın da basınçlar öncelikle 1 bar daha sonra 2 bar artışlar uygulanarak gerçekleştirilmiştir. 15, 30 ve 60 saniye okumaları yapılarak uygulanan basınca karşılık değişen hacim değerleri kaydedilmiştir. Şekil 8.7. Kuyunun açılmasında kullanılan rockbit (Topbaş matkap) Şekil 8.8. Açılan sondaj kuyusuna probun yerleştirilmesi

86 63 Çizelge 8.4. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde Rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ROCKBİT Derinlik S.K.=4.5 m BASINÇ (kg/cm 2 ) HACİM (cm 3 )-60sn Hacim (cm³) ,0 5,0 10,0 Basınç (kg/cm2) Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi Şekil 8.9. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde Rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

87 64 Çizelge 8.5. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde Rockbit ile açılan kuyuya ait 3.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ROCKBİT Derinlik = 3.0 m BASINÇ (kg/cm 2 ) HACİM (cm 3 )-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi ,0 2,0 4,0 6,0 8,0 Basınç (kg/cm²) Şekil Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde Rockbit ile açılan kuyuya ait 3.0 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

88 Karotiyer Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Sonuçlar (Ümitköy-Alacaatlı Mevkii ) Sondaj açma tekniği olarak çift tüplü karotiyer kullanılmıştır. Kesici başlık vidyedir ve sondaj sıvısı olarak su kullanılmıştır. Bazı seviyelerden karot alınmıştır. Açılan sondaj kuyusu rockbit ile açılan kuyuda olduğu gibi 6.0 metre olarak açılmıştır fakat malzemenin suyla birlikte dayanımını kaybetmesinden ve örselenme etkisinden dolayı kuyu çok genişlediğinden 6.0 m derinlikte deney yapılamamıştır. Ölçüm derinlikleri 4.5 ve 3.0 metredir. Bahsedilen seviyelere prob yerleştirilmiş ve presiyometre deneyi yapılmıştır. Deney esnasın da basınç belli kademelerde artışlar uygulanarak gerçekleştirilmiştir. 15, 30 ve 60 saniye okumaları yapılarak uygulanan basınca karşılık değişen hacim değerleri kaydedilmiştir. Şekil Karotiyer ile sondaj kuyusu açma çalışması

89 66 Şekil Karotiyer ile yapılan çalışmada kullanılan kesici uç (vidye) (a) Şekil (a) ve (b) Karotiyer ile alınan killi çakıllı seviyeye ait numuneler (b)

90 67 Çizelge 8.6. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde Karotiyer ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri KAROTİYER Derinlik=4.5 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi 0 0,0 10,0 20,0 30,0 Basınç (kg/cm²) Şekil Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde karotiyer ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğinde presiyometre deney eğrisi

91 68 Çizelge 8.7. Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde Karotiyer ile açılan kuyuya ait 3.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri KAROTİYER Derinlik=3.0 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi kalibrasyon Eğrisi ,0 5,0 10,0 15,0 Basınç (kg/cm²) Şekil Ümitköy Alacaatlı Mevkiinde Karotiyerle açılan kuyuya ait 3.0 m derinliğinde presiyometre deney eğrisi

92 Auger Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular (Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı Arazisi) Pliyosen yaşlı kil birimde sondaj açma tekniği olarak 66 mm çapında auger kullanılarak iki adet sondaj kuyusu açılmıştır. Şekil 6.17 de çalışılan sahada yapılmış kazı çalışması sonrası litolojinin gözlemlenebildiği ayna Şekil 6.18 de ise auger ile açılan kuyuya ait çalışmalar gösterilmiştir. Açılan ilk sondaj kuyusuna önce 8.5 metre daha sonra 7.5, 6.5, 5.5, ve 4.5 metre derinliklerde olmak üzere 5 farklı seviyeye prob yerleştirilmiş ve presiyometre deneyi yapılmıştır. İkinci kuyuda ise 6.5, 5.5, 4.5 metre seviyelerinde deney yapılmıştır. Deneyde 15, 30 ve 60 saniye okumaları yapılarak uygulanan basınca karşılık değişen hacim değerleri kaydedilmiştir. Şekil Çalışma sahasında yapılmış olan kazı ve gözlemlenen birimler

93 Şekil Auger ile kuyu açıldıktan sonra deney için probun yerleştirilmesi 70

94 71 Çizelge 8.8. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılmış kuyuya ait 8.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik= 8.50 m BASINÇ (kg/cm 2 ) HACİM (cm 3 )-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılmış kuyuya ait 8.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

95 72 Çizelge 8.9. Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 7.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik= 7.50 m BASINÇ (kg/cm 2 ) HACİM (cm 3 )-60sn Hacim (cm³) Basınç (kg/cm²) Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 7.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

96 73 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 6.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik= 6.50 m BASINÇ (kg/cm 2 ) HACİM (cm 3 )-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 6.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

97 74 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik= 5.50 m BASINÇ (kg/cm2) HACİM (cm3)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

98 75 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik= 4.50 m BASINÇ (kg/cm2) HACİM (cm3)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

99 76 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan 2. kuyuya ait 6.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik= 6.50 m BASINÇ (kg/cm2) HACİM (cm3)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı Auger ile açılan 2. kuyuya ait 6.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

100 77 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan 2. kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik= 5.50 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Basınç (kg/cm²) Deney Eğrisi Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan 2.kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

101 78 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan 2.kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik= 4.50 m BASINÇ (kg/cm2) HACİM (cm3)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı auger ile açılan 2.kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

102 Rockbit Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular (Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı Arazisi) Pliyosen yaşlı kil birimde sondaj açma tekniği olarak döner sondaj uygulanmış kesici uç olarak topbaş, sondaj sıvısı olarak da su kullanılarak sondaj kuyusu açılmıştır. Presiyometre deneyleri 4.5 ve 5.5 metre seviyelerinde yapılmıştır. Deney esnasında basınçlar kademeli artışlar uygulanarak gerçekleştirilmiştir. 15, 30 ve 60 saniye okumaları yapılarak uygulanan basınca karşılık değişen hacim değerleri kaydedilmiştir. Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı rockbit ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ROCKBİT Derinlik= 5.50 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Basınç (kg/cm²) 5 10 Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı rockbit ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

103 80 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ROCKBİT Derinlik= 4.50 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

104 Karotiyer Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular (Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı) Pliyosen yaşlı kil birimde sondaj kuyusu çift tüplü karotiyer,kesici uç olarak vidye sondaj sıvısı olarak da su kullanılarak açılmıştır. Kuyunun açılması aşamasındaki yapılan çalışmalar Şekil 6.29 da sunulmuştur. Presiyometre deneyleri 4.5 ve 5.5 metre seviyelerinde yapılmıştır. Deney esnasında basınçlar kademeli artışlar uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Deney sırasında zemin su ile eridiğinden karot verimi çok düşük olmuştur. 15, 30 ve 60 saniye okumaları yapılarak uygulanan basınca karşılık değişen hacim değerleri kaydedilmiştir. Şekil Karotiyerle sondaj kuyusu açma çalışmaları

105 82 Şekil Kuyu açılırken kullanılan kesici uç (vidye) Şekil Karotiyerden alınan numuneler

106 83 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı karotiyer ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri KAROTİYER Derinlik= 5.50 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Kalibrasyon eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı karotiyer ile açılan kuyuya ait 5.5 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

107 84 Çizelge Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı karotiyer ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri KAROTİYER Derinlik= 4.50 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Kalibrasyon Eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil Bilkent-İhsan Doğramacı Bulvarı karotiyerle açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi eğrisi

108 Auger Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular (Beytepe Kampüsü) Grovak kaya kütlesinde sondaj kuyusu 66 mm çaplı auger kullanılarak açılmıştır. Presiyometre deneyleri 2.0, 3.5, 4.5 ve 6.5 metre seviyelerinde yapılmıştır. Deney sırasında 15, 30 ve 60 saniye okumaları alınarak deney eğrileri elde edilmiştir. saniye okumaları yapılarak deney eğrileri elde edilmiştir. Çizelge Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik = 6.0 m HACİM (cm³)- BASINÇ (kg/cm²) 60sn Hacim (cm³) Basınç (kg/cm²) Deney Eğrisi Şekil Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

109 86 Çizelge Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik = 4.5 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi eğrisi

110 87 Çizelge Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 3.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik= 3.5 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Basınç (kg/cm²) Deney Eğrisi Şekil Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 3.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi eğrisi

111 88 Çizelge Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 2.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri AUGER Derinlik= 2 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Basınç (kg/cm²) Deney Eğrisi Şekil Beytepe Kampüsü nde auger ile açılan kuyuya ait 2.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi eğrisi

112 Rockbit Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular (Beytepe Kampüsü) Grovak kaya kütlesinde sondaj kuyusu döner sondaj ile kesici uç ise topbaş matkap kullanılarak açılmıştır. Presiyometre deneyleri 6.5 ve 4.5 metre seviyelerinde yapılmıştır. Deney esnasında 15, 30 ve 60 saniye okumaları yapılarak deney eğrileri elde edilmiştir. Çizelge Beytepe Kampüsü nde rockbit ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ROCKBIT Derinlik = 6.0 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil Beytepe Kampüsü nde Rockbit ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri

113 90 Çizelge Beytepe Kampüsü nde rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri ROCKBİT Derinlik = 4.5 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil 8.38 Beytepe Kampüsü nde rockbit ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi eğrisi

114 Karotiyer Kullanılarak Açılmış Sondaj Kuyusunda Yapılan Presiyometre Deneyinden Elde Edilen Bulgular (Beytepe Kampüsü) Grovak kaya kütlesinde sondaj kuyusu, çift tüplü karotiyerle ve sondaj sıvısı olarakta su kullanılarak açılmıştır. Presiyometre deneyleri 4.5 ve 6.5 metre seviyelerinde yapılmıştır. Deney esnasında basınçlar öncelikle 1 bar daha sonra 2 bar artışlar uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Deney esnasında 15, 30 ve 60 saniye okumaları yapılarak deney eğrileri elde edilmiştir. Çizelge Beytepe Kampüsü nde karotiyerle açılan kuyuya ait 6.0 m derinliği ndeki presiyometre deneyi değerleri KAROTİYER Derinlik = 6.0 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Deney Eğrisi Basınç (kg/cm²) Şekil 8.39 Beytepe Kampüsü nde karotiyer ile açılan kuyuya ait 6.0 m derinliğindeki presiyometre deney eğrisi

115 92 Çizelge Beytepe Kampüsü nde karotiyer ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri KAROTİYER Derinlik = 4.5 m BASINÇ (kg/cm²) HACİM (cm³)-60sn Hacim (cm³) Basınç (kg/cm²) Deney Eğrisi Şekil Beytepe Kampüsü nde karotiyer ile açılan kuyuya ait 4.5 m derinliğindeki presiyometre deneyi değerleri

116 Deneylerden Elde Edilen Presiyometre Modülü Değerlerinin Karşılaştırılması Ankara kent alanı içerisinde seçilen üç farklı çalışma sahasında pliyosen yaşlı kil birimde ve grovak kaya kütlesinde değişik teknikler kullanılarak sondaj kuyuları açılmış ve bu kuyularda presiyometre deneyleri yapılmıştır. Deneyler sonucunda elde edilen değerler yardımıyla birimlere ait presiyometre modülleri hesaplanmıştır ve değerler Çizelge 8.25, 8.26 ve 8.27 de verilmiştir. Her deneyde limit basınçlar elde edilemediğinden, limit basınçların karşılaştırılması yapılamamıştır. Çizelge Ümitköy-Alacaatlı mevkii çalışma sahasında Pliyosen yaşlı katı killerde deneyden elde edilen presiyometre modülü değerleri. ALACAATLI AUGER DERİNLİK (m) Presiyometre Modülü (MPa) KAROTİYER ROCKBİT

117 94 Çizelge Bilkent - İhsan Doğramacı Bulvarı çalışma sahasında Pliyosen yaşlı katı kilde yapılan deneyden elde edilen presiyometre modülü değerleri BİLKENT AUGER DERİNLİK (m) Presiyometre Modülü (MPa) KAROTİYER ROCKBİT Çizelge Beytepe Kampüsü çalışma sahasında grovak kaya kütlesinde deneyden elde edilen presiyometre modülü değerleri BEYTEPE DERİNLİK (m) Presiyometre Modülü (MPa) AUGER KAROTİYER ROCKBİT

118 95 Yapılan saha çalışmaları ve parametrelerin hesaplamaları sonucunda elde edilen değerler, sondaj açma tekniklerinin farklılığının örselenmeyi önemli derecede etkilediğini rockbit matkap kullanıldığında örselenmenin önemli derecede arttığı ve presiyometre modülünün düştüğü görülürken; en düşük örselenmenin auger kullanılarak açılan kuyuda olduğu ve presiyometre modülünün en yüksek değerde çıktığı gözlemlenmiştir Deneylerden Elde Edilen Presiyometre Modülü Kullanılarak Hazırlanmış Oturma Analizi Örneği Çalışma kapsamında presiyometre deneyinden elde edilen deformasyon modülü parametrelerinin tasarım üzerindeki etkisini görebilmek amacıyla, net temel gerilmesi 250 kpa olan 10 metre çaplı dairesel temelli bir silo için oturma analizleri Plaxis 2D yazılımı ile yapılmıştır. Plaxis (2011) zemin ve kaya kütlelerinin deformasyonlarını sonlu elemanlar programıdır. Modeller hem drenajlı hem de drenajsız tabakaları içerebilir. Drenajsız durumlar için aşırı gözenek suyu basıncını hesaplar ve elasto-plastik konsolidasyon analizlerini gerçekleştirebilir. Büyük deformasyonlar güncelleştirilmiş ağ hesaplarıyla (Lagrangian) analiz edilebilir. Bu özelliğini kullanarak, sonlu elemanlar ağı hesaplama süresince güncellenebilir. Bazı durumlarda küçük gerilme analizlerinin geometrisinde önemli değişiklikler gösterebilir. Bu durumda güncellenmiş Lagrangian hesaplamasının kullanılması tavsiye edilir [Plaxis, 2011]. Analizlerde eksenel simetrik model, 15 noktalı üçgen elemanlar ile kullanılmıştır. Analizlerde kullanılan toplam eleman sayısı 1334, nokta sayısı ise 10897'dir. Kullanılan sonlu elemanlar ağı, sınır koşulları Şekil 8.41 de sunulmuştur.

119 96 Şekil 8.41.Analizlerde kullanılan sonlu elemanlar ağı ve sınır koşulları. Auger yöntemiyle açılan sondajlarda yapılan presiyometre deneyinde grovak kaya kütlesinin kütle deformasyon modülü ortalama 135 MPa olarak tespit edilmiştir. Bununla birlikte karotiyer ve rockbit ile açılan sondajlarda ortalama deformasyon modülü yaklaşık MPa olarak tespit edilmiştir. Bu nedenle oturma analizlerinde grovak kaya kütlesinin deformasyon modülü 135 MPa ve 50 MPa olrak alınmış ve her iki durum için oturma hesaplanmıştır. Analizlerde elastik mükemmel plastik zemin davranış modeli kullanılmış yenilme kriteri olarak ise Hoek - Brown modeli kullanılmıştır. Bu nedenle grovak kaya kütlesinin Hoek - Brown parametreleri GSI sistemi kullanarak belirlenmiştir, bu amaçla Rocscience RocLab yazılımı kullanılmıştır. Çalışmanın yapıldığı sahada daha önce de belirtildiği gibi grovak kaya kütlesinin GSI puanı ortalama 10, ortalama tek eksenli basınç

120 97 dayanımı 22 MPa'dır (Işık, 2006). Grovak kaya kütlesine ait değerler kullanılarak oluşturulan yenilme zarfı şekil..'de sunulmuştur. Değerlendirme sonucunda mb = 0.723, s = ve a = olarak tespit edilmiştir. Şekil Grovak kaya kütlesine ait değerler kullanılarak oluşturulan eğrisel yenilme zarfı. Kaya kütlesinin deformasyon modülü 135 MPa alınarak yapılan sonlu elemanlar analizlerinde temelin maksimum oturması 7.4 mm olarak tespit edilmiştir (Şekil 8.42). Bununla birlikte kaya kütlesinin deformasyon modülü 50 MPa alınırsa maksimum oturma 25.3 mm olarak tespit edilmiştir.

121 Şekil Kaya kütlesinin deformasyon modülü 135 MPa alınarak yapılan sonlu elemanlar analizlerinden elde edilen deformasyon dağılımı. 98

122 99 Şekil Kaya kütlesinin deformasyon modülü 50 MPa alınarak yapılan sonlu elemanlar analizlerinden elde edilen deformasyon dağılımı. Analizler sonucunda sondaj duvarının aşırı örselenmesine yol açan sondaj tekniklerinin presiyometre deneyinden elde edilen parametrelerini ciddi derecede düşürmesi nedeniyle, yapılan analizlerden elde edilen oturma değerlerini oldukça arttırdığı tespit edilmiştir.