GAZİANTEP KİLLERİNİN DİSPERSİBİLİTE ÖZELLİĞİNİN BELİRLENMESİ

Transkript

1 5. Geoteknik Sempozyumu 5-7 Aralık 2013, Çukurova Üniversitesi, Adana GAZİANTEP KİLLERİNİN DİSPERSİBİLİTE ÖZELLİĞİNİN BELİRLENMESİ DISPERSIBILITY TESTS ON GAZİANTEP CLAYS Mateusz WISZNIEWSKI 1 Ali Fırat ÇABALAR 2 ABSTRACT This study presents the results of pinhole, crumb, and double hydrometer tests, which are effectively used for identifying dispersive clays. Identifying dispersive clays plays a significant role in determining soil failures caused by internal erosion. Experimental studies were carried out on the clays obtained from Gaziantep. The results showed that the specimens tested were not dispersive. Keywords: Gaziantep clay, dispersibility ÖZET Bu çalışmada, dispersif killerin tanımlanmasında etkin olarak kullanılan iğne deliği, dağılma, ve çifte hidrometre deney sonuçları sunulmaktadır. Zeminlerin dispersif özelliğinin belirlenmesi içsel erozyondan kaynaklanan göçmelerin tanımlanmasında önemli bir rol oynamaktadır. Deneysel çalışmalar, Gaziantep'in farklı bölgelerinden alınan kil örnekleri üzerinde yapılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalarda, Gaziantep killerinin dispersif olmadığı tespit edilmiştir. Anahtar kelimeler: Gaziantep kili, dispersibilite 1. GİRİŞ Durgun ya da yavaş hareket eden su ile temas ettiğinde kolayca erozyona uğrayabilen, boşluk suyundaki çözünmüş sodyum iyonu yüzdesi nispeten daha yüksek olan killer, dispersif (dağılan) olarak tanımlanmaktadır. Bu tür killer, özellikle dolgu baraj seddelerinde içsel erozyona neden olabilmektedir. Yapılan çalışmalar göstermiştir ki; dağılan killerin özelliklerinin belirlenmesinde özgül ağırlık, kıvam limitleri, ve tane dağılımı gibi sıkça kullanılan laboratuar deneyleri yeterli olmamaktadır. Dağılan killer için fiziksel ve kimyasal deney metodları geliştirilmiştir (Tosun, 1997; Tosun ve Savaş, 2001; Tosun, 2004; Dixit ve Gupta, 2011). 1 Y. Lisans Öğrencisi, Gaziantep Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü 2 Doç. Dr., Gaziantep Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, cabalar@gantep.edu.tr 1

2 İğne deliği deneyi, kil zeminlerin dispersibilite özelliğinin belirlenmesi için kullanılan fiziksel metodlardan biridir. Deneyde, zemin numunesi içerisindeki 1 mm çapındaki delikten geçen suyun bulanıklığı gözlenerek, farklı hidrolik yükler altında delikten boşalan suyun debisi ölçülür. Ulaşılan verilere göre zeminler, dispersibilete yönünden üç ana gruba (dispersif, ara zemin, dispersif değil) ayrılmaktadır (Acciardi, 1982, USBR ). 1960'larda geliştirilen dağılma deneyi dispersibilite özelliklerinin belirlenmesinde kullanılan diğer bir deney olarak bilinmektedir. Bu deneyde her kenarı 15 mm olan kübik ya da hacmi buna eşit bir zemin numunesi hazırlanarak 250 ml su dolu cam beher içerisine yerleştirilir. Malzemedeki kolloidal kil parçacıklarının suyun içerisinde süspansiyon durumu yaklaşık 10 dakika süreyle gözlenir ve rapor edilir (USBR ). Çifte hidrometre deneyi, dispersibilite özelliklerinin tespitinde kullanılan diğer bir deneydir. Öncelikle, mekanik karıştırıcı ve kimyasal ayırıştırıcı kullanılmadan standart hidrometre deneyi yapılır. Daha sonra, mekanik karıştırıcı ve kimyasal ayırıştırıcı kullanılarak aynı deney tekrarlanır. Her iki deney sonucu elde edilen dane dağılımı eğrileri çizilerek mm'den daha küçük olan danelerin birinci deneydeki yüzdesi, ikinci deneydeki yüzdesine oranlanarak dispersiyon yüzdesi tespit edilir. Dispersiyon yüzdesi %50'den fazla ise malzeme 'dispersif', %30- %50 arasında ise 'ara zemin', %30'dan az ise 'dispersif değil' olarak adlandırılır (USBR ). Gaziantep'teki killerin dispersif özelliklerinin belirlenmesi, bölgede yapılması planlanan çeşitli toprak dolgu barajlar için maliyetlerin tahmininde hızlı ve ekonomik olarak karar verilmesini sağlayacaktır. Bu nedenle, burda sunulan çalışmada Gaziantep'in farklı bölgelerinden alınan zemin örnekleri üzerinde yapılan iğne deliği, dağılma, ve çifte hidrometre deneyleri sunulmaktadır. 2. DENEYSEL ÇALIŞMA Killerin dağılma özelliğinin belirlenmesinde kullanılan en etkili yöntem olarak iğne deliği deneyi kabul edilmektedir. Burada sunulan deneysel çalışmada, öncelikle kil zeminler optimum su muhtevasında sıkıştırılarak maksimum kuru birim hacimdeki örnekler elde edilmiştir. İlgili standart yöntemine göre örnek içerisine açılan 1 mm çapındaki delikten farklı hidrolik yükler altında geçen suyun miktarı ölçülerek, bulanıklığı değerlendirilmiştir (ASTM, 1998). Beş farklı numune 50, 180, 380, ve 1020 mm'lik hidrolik yükler altında test edilmiştir. Bulanıklık, tüm deneylerde, berrak olarak tespit edilmiştir. Elde edilen deney sonuçlarına göre test edilen numuneler dispersif olmayan kil örnekleri olarak değerlendirilmiştir (Şekil 1). Doğal su içeriğinde hazırlanmış zemin örnekleri ile saf su arasında oluşan reaksiyonun nitel olarak değerlendirildiği dağılma deneyi sonuçlarından da aynı sonuca ulaşılmıştır. Bir kenarı 15 mm olan kübik bir kil örneği su dolu bir cam kap içerisine batırıldıktan sonra, kil parçacıklarının ayrılıp ayrılmadığı gözlemlendi. Şekil 2'de görüldüğü gibi, sudaki bulanıklık yok denecek kadar az olduğu için zemin örnekleri 'dispersif değil' olarak tanımlanmıştır. 2

3 7,0 H = 50 H = 180 H = 380 H = ,0 Boşalma debisi (ml/sec) 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0, Zaman (dakika) Şekil 1. İğne deliği deneyi sonuçları. Şekil 2. Dağılma deneyi (üstten görünüş). 3

4 Son olarak, çifte hidrometre deneyleri yapılmıştır. Öncelikle, mekanik karıştırıcı ve kimyasal ayrıştırıcı kullanılmadan yapılan standart hidrometre deneyi ile test edilen numuneye ait dane dağılımı belirlenmiştir. Daha sonra, mekanik karıştırıcı ve kimysasl ayrıştırıcı kullanarak aynı malzemeden alınan ikinci numune üzerinde hidrometre deneyleri tamamlanmıştır. Her iki deney sonucu elde edilen dane dağılımı eğrileri çizilerek mm'den daha küçük olan danelerin birinci deneydeki yüzdesi, ikinci deneydeki yüzdesine oranlanarak dispersiyon yüzdesi tespit edilmiştir. Bu oran %30'dan az olduğu için test edilen malzeme 'dispersif değil' olarak tespit edilmiştir. Her iki numuneye ait tane dağılımları Şekil 3'te gösterilmektedir. Şekil 3. Çifte hidrometre deneyinden elde edilen tane dağılımı grafikleri. Yüzde geçen (%) Dane çapı (mm) Şekil 3. Çifte hidrometre deneyinden elde edilen dane dağılımı grafikleri. 3. SONUÇLAR Gaziantep'in farklı bölgelerinden elde edilen kil örnekleri üzerinde üç farklı deneysel çalışma yapılarak, bu örneklerin dispersibilite özellikleri belirlenmiştir. Deneysel çalışmada, fiziksel deneyler olarak bilinen, iğne deliği, dağılma, ve çifte hidrometre deneyleri yapılmıştır. Her üç deneysel çalışma sonucunda elde edilen veriler ışığında, Gaziantep'teki killerin dispersif olmadığı tespit edilmiştir. Gaziantep'teki killerin dispersif özelliklerinin belirlenmesi, bölgede yapılması planlanan çeşitli toprak dolgu barajlar için maliyetlerin tahmininde hızlı ve ekonomik olarak karar verilmesini sağlayacaktır. KAYNAKLAR Acciardi, R.G. (1982). "Quantification of pinhole test equipment hydraulic characteristics", US Department of the Interior Bureau of Reclamation, REC-ERC ASTM D (1998), "Standard Test Method for Identification and Classification of Dispersive Clays Soil by the Pinhole Test", American Society for Testing and Matrieals, V

5 Dixit, M., ve Gupta, S.L. (2011). "Problems in Characterization and Identification of Dispersive Soils- a Case Study", International Journal of Earth Sciences and Engineering, 4 (6), Tosun, H. (1997). "Comparative Study on Physical Tests of Dispersibility of Soils used for Earthfill Dams in Turkey", ASTM Geotechnical Testing Journal, 20 (2), Tosun, H. (2004), Baraj Mühendisliğinde Geoteknik- Geçirimli Zeminler ve İyileştirme Esasları, Türkiye Mühendislik Haberler, TMH, 430, Tosun, H., ve Savaş, H. (2001), Düşük Plastisiteli Zeminlerde Dispersibilite Özelliğinin Farklı Yöntemlerle Değerlendirilmesi, Osmangazi Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Dergisi C.XIV, S.2, USBR , "Determining dispersibility of Clayey Soils by the Crumb Test Method", Earth Manual II, US Department of the Interior Bureau of Reclamation, USBR , "Determining Dispersibility of Clayey Soils by the Double Hydrometer Test Method", US Department of the Interior Bureau of Reclamation, USBR , "Determining Dispersibility of Clayey Soils by the Pinhole Tests Method", US Department of the Interior Bureau of Reclamation,