ANKARA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ JM 305 ZEMİN VE KAYA MEKANİĞİ UYGULAMA NOTLARI

ANKARA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ JM 305 ZEMİN VE KAYA MEKANİĞİ UYGULAMA NOTLARI Prof. Dr. Recep KILIÇ Dr. Koray ULAMIŞ Eylül 2009 Ankara

ÖNSÖZ Jeoloji Mühendisliği eğitiminde yer alan JEM 305 Zemin ve Kaya Mekaniği dersinin uygulama kılavuzu olarak düzenlenen bu notun Jeoloji Mühendisliği Bölümü öğrencilerine faydalı olacağını ümit etmekteyim. Daha önceki yıllarda verilmiş notların güncellemesi ile hazırlanan bu notta, deney uygulamalarının yanında not içinde verilen şekil ve çizelgeler konuların anlaşılmasında yardımcı olacaktır. Eylül 2009 Ankara

İÇİNDEKİLER 1. Giriş 2. Zemin ve Kayadan Örnek Alma Yöntemleri 1 2.1. Zeminlerden örnek alma 2 2.1.1. Örselenmiş örnek alma 2 - Deneme çukurundan 2 - Yüzeyden örnek alma 2 2.1.2. Örselenmemiş örnek alma 3 2.1.2.1. Deneme çukurundan örnek alma 3 2.1.2.2. Sondajdan örnek alma 3 - Çift tüplü örnek alıcılarla 3 - Pistonlu örnek alıcılarla 4 - İnce ve kalın çeperli örnek alıcılarla 5 2.2. Kayadan örnek alma 6 2.2.1. Sediman örnek alma yöntemi 6 2.2.2. Karotlu örnek alma yöntemi 6 2.3. Örneklerin etiketlenmesi 7 3. Birleşik Zemin Sınıflama Sistemine Göre Zeminlerin Sınıflaması 8 3.1. Elek analizi 8 3.2. Atterberg limitleri 14 3.2.1. Likit limit 14 - Casagrande aleti ile 14 - Konik uçlu penetrometre ile 15 3.2.2. Plastik limit 15 3.2.3. Plastisite indisi 16 3.2.4. Büzülme limiti 16 3.3. USCS sınıflama sistemi 22 4. Zeminlerin Fiziksel Özellikleri 26 4.1. Doğal su içeriği 26 4.2. Özgül ağırlık 27 4.3. Problemler 29 4.4. Izafi sıkılık 30 5. Zeminlerde Sıkışma (Kompaksiyon) 31 5.1. Giriş 31 5.2. Standart ve modifiye proktor 32 6. Zeminlerde Gerilmeler 35 6.1. Giriş 35 6.2. Efektif gerilme 36 6.3. Tek eksenli basınç dayanımı 39 6.4. Üç eksenli basınç dayanımı 43 6.5. Makaslama dayanımı 46 7. Zeminlerde Geçirgenlik 48 7.1. Giriş 48 7.2. Sabit seviyeli permametre 48 7.3. Düşen seviyeli permametre 49 8. Zeminlerde Konsolidasyon 50 9. Zeminlerde Taşıma Gücü 52 10. Zeminlerde Arazi İncelemeleri 55 10.1. Standart penetrasyon deneyi 56 10.2. Konik penetrasyon deneyi 58

10. 3. Presiometre deneyi 60 10. 4. Kanatlı kesici (vane) deneyi 62 10. 5. Yassı dilatometre deneyi 63 10. 6. Plaka yükleme deneyi 64 11. Kaya Mekaniğinde Laboratuvar Deneyleri 65 11.1. Fiziksel özellikler 65 11.2. Suya dayanıklılık 66 11.3. Nokta yük deneyi 67 11.4. Schmidt çekici sertlik deneyi 68 11.5. Tek eksenli basınç dayanımı 70 11.6. Üç eksenli basınç dayanımı 72 11.7. Eğilme dayanımı 73 11.8. Çekme dayanımı 73 12. Kaya Mekaniğinde Arazi Deneyleri 75 12.1. Hidrolik kriko deneyi 75 12.2. Yassıveren 75 12.3. Dilatometre 76 12.4. Hidrolik çatlatma deneyi 77 12.5. Ektansometre 79 12.6. Arazi makaslama 79 12.7. Lugeon basınçlı su deneyi 80 13. Kaynaklar 81

1. GİRİŞ Yer seçimi ve yapıların projelendirilmesinde temel jeolojik birimlerden temsili örneklerin alınarak arazi ve laboratuvarda değerlendirilmesi zorunludur. Bu kapsamda, yapı temellerine ait birimlerin yatay ve düşey yöndeki dağılımı, yeraltı suyu durumu, fiziksel, mekanik ve oturma özellikleri ile sıvılaşma potansiyelinin belirlenmesi gerekmektedir. Arazi ve laboratuvarda yapılacak çalışmaların sonuçlarına göre yapılacak değerlendirmeler, arazi kullanımına referans olacak nitelikte olmalıdır. Zemin ve kayanın yukarıda sayılan özelliklerinin özellikle laboratuvarda tespitine yönelik hazırlanmış olan bu uygulama notunda deneylerin kısaca tanımlanması ve elde edilecek parametrelere ilişkin hesaplamalar detaylı olarak verilmiştir. 2. ZEMİN VE KAYADAN ÖRNEK ALMA YÖNTEMLERİ (Sampling) Örnek alımına ilişkin yapılması gerekenler detaylı olarak anlatılmakla beraber, temel olarak bilinmesi gereken kavramlar ve açıklamaları aşağıda verilmiştir. Sondaj (Drilling) : Zemin ve kayada farklı uzunluk ve çaplarda düşey (özel amaçlar için eğimli) bir delik açarak birimlerin dağılımı ve farklı derinliklerdeki özelliklerinin elde edilmesi işlemidir. Araştırma çukuru (Trial pit) : Sondajdan farklı olarak; 2-3 m ye kadar genelde ters kepçe ile açılan, gözlem ve örnek almak için kazılan çukurlardır. Örnek (Sample) : Alındığı noktadaki zemin veya kaya kütlesini en iyi temsil eden parça. - Örselenmiş örnek (Disturbed sample) : Alındığı zemini dayanım ve oturma özellikleri dışında temsil eden örnek. - Örselenmemiş örnek (Undisturbed sample) : Zeminin yerindeki yapısını, fiziksel, kimyasal, mekanik ve oturma özelliklerini temsil eden örnek. Örneklere ait sınıflamalar, Hvorslev (1949), Rowe (1972) ve BSI (1981) tarafından geliştirilmiştir. Karot (Core) : Elmas uçlu, ortası delik matkaplarla zemin veya kayadan alınan silindirik örnek. Penetrometre (Penetrometer): Zeminlerde; ince taneliler için kıvam, iri taneliler için sıkılığın belirlenmesinde ve zeminden örselenmiş örnek alınması amacıyla tijin ucuna takılan keskin uçlu ve boyuna ikiye ayrılabilen örnek alma ekipmanı. Sondaj-Kuyu logu (Borehole log) : Zemin veya kaya sondajı esnasında açılmış olan kuyunun derinlik, litoloji, alınan örnekler, yeraltı suyu, yapılan deneylerle ilgili hazırlanan form.

SONDAJ LOGU / BORING LOG Sondaj No / Boring No : SK20 Sayfa No / Sheet No : 1/1 PROJE ADI / PROJECT NAME SORGUN-AKDAĞMADENİ AYRIMI-ÇEKEREK YOLU SONDAJ MAKİNASI / DRILLING RIG SONDAJ YERİ / BORING LOCATION KOORDİNATLAR / COORDINATES SONDÖR / FOREMAN MÜHENDİS / ENGINEER SONDAJ KOTU / ELEVATION (m ) 1000.20 BAŞLAMA TARİHİ / DATE STARTED SONDAJ DERİNLİĞİ / BORING DEPTH (m) 10.00 BİTİŞ TARİHİ / DATE COMPLETED YERALTI SUYU / GROUNDWATER (m) 2.25 MUHAFAZA BORU / CASING İÇ ÇAPI I.D.(mm) : DERİNLİK DEPTH (m) KAROT ve %'si CORE % RECOVERY R.Q.D. % NUMUNE NO. SAMPL E NO. NUMUNE DERİNLİĞİ SAMPLE DEPTH from to ZEMİN TANIMLAMASI SOIL DESCRIPTION BİTKİSEL TOPRAK 0.40 m ZEMİN PROFİLİ SOIL PROFILE ZEMİN GRUBU KIRIK /30 cm. FRACTURE / 30 cm. KIRIK AÇISI FRACTURE ANGLE SU KAYBI WATER LOSS % STANDART PENETRASYON DENEYİ STANDARD PENETRATION TEST Darbe Sayısı No. GRAFİK / GRAPH Of Bl ows N 30 0-15 15-30 30-45 10 20 30 40 50 1 2 3 UD-1 1.50-2.00 CL SPT-1 2.00-2.45 CL 23 35 49 >50 Y.A.S.S 4 UD-2 3.50-4.00 SPT-2 4.00-4.45 CL 17 19 26 45 5 6 Yeşilimsi kahverengi, serpantinit kökenli KİL (PLİYOSEN) SPT-3 6.00-6.03 50/3 7 8 0 0 K-1 7.00-10.00 9 10 SPT-4 10.00-10.05 Kuyu Sonu: 10.00 m 50/5 11 12 KIVAM DURUMU / ST IFFNESS SIKILIK / DENSITY ORANLAR / PROPORTIONS KIRIKLAR/30cm-FRACTIONS/30cm N = 0-2 Çok yumuşak V.soft N = 0-4 Çok gevşek V.loose 0-10% Pek az (Seyrek) Trace >1 Seyrek Wide (W) N = 3-4 Yumuşak Soft N = 5-10 Gevşek Loose 10-20% Az Little 1-2 Orta Moderate (M) N = 5-8 Orta katı M.stiff N = 11-30 Orta sıkı M. dense 20-35% Sıfat Adjective(Or some) 2-10 Sık Close (Cl) N = 9-15 Katı Stiff N = 31-50 Sıkı Dense 35-50% Ve And 10-20 Çok sık Intense (I) N = 16-30 Çok katı V.stiff N > 50 Çok sıkı V.dense >20 Parçalı Crushed (Cr) N > 30 Sert Hard DAYANIMLILIK / STRENGTH AYRIŞMA / WEATHERING KAYA KALİTESİ TANIMI / RQD I Çok zayıf Very weak I Tamamen ayrışmış Comp.weat hered 0-25% Çok zayıf Very poor II Zayıf Weak II Çok ayrışmış Highly weathered 25-50% Zayıf Poor III Orta zayıf M.weak III Orta ayrışmış Mod.weathered 50-75% Orta Fair IV Orta Dayanımlı M. strong IV Az ayrışmış Slightly weathered 75-90% İyi Good V Dayanımlı Strong V Taze Fresh 90-100% Çok iyi Excellent UD:Örselenmemiş Numune/Undisturbed Sample D:Örselenmiş Numune / Disturbed Sample SPT:Standard Pen Deneyi /Standart Pen Test VST:Vane Deneyi / Vane Shear Test P: Pressiometre Deneyi / Pressuremeter Test K:Karot Numunesi / Core Sample

2.1. Zeminlerden Örnek Alma (Soil sampling) 2.1.1. Örselenmiş örnek alma (Disturbed sampling) - Araştırma çukurundan (From trial pit) Çukur çeperinde yukarıdan aşağıya, zemindeki en büyük çakıl tanesi çapının dört katından az olmayan bir yarık açılır ve çıkan malzeme serilen brandaya toplanır. Karışık örnek istenirse, açılan yarığın kesit alanı tüm seviyeler boyunca aynı olmalıdır (Şekil 1). Brandaya toplanan örnek, gerekirse çeyrekleme ile azaltılır. Şekil 1. Araştırma çukurundan örnek alma - Yüzeyden örnek alma (From surface) Burgu ile veya sığ sondajlarda çıkarılan zemin gerekli miktarda alınmak üzere brandaya alınır. Eğer sondajdan örnek almak elverişli değilse sondaj arada bir durdurularak uygun çaplı el burgusu deliğe indirilerek örnek alınabilir (Şekil 2). Brandaya toplanan kümelerden benzer olanlar karıştırılır ve gerekirse çeyrekleme ile azaltılır. Şekil 2. Çeşitli tipte örnek alıcılar

2.1.2. Örselenmemiş örnek alma (Undisturbed sampling) 2.1.2.1. Araştırma çukurlarından (From trial pit) Bu yöntemde geniş kuyu ve tünel gibi kazılardan elle keserek blok veya silindirik örnek almak esastır. Elle keserek örnek alımında örnek yeri düzlenir, zemin üzerinde örneğin üst boyutları işaretlenir ve işaretlenen yerin çevresinde bir çukur açılır. Açılan çukur derinleştirilerek örnek yüzeyleri kesicilerle istenilen boyuta getirilir. Örnek, alttan kesici yardımıyla zeminden ayrılır. Etiketlenen örnek bir bez ile sarılarak parafinlenir. Silindirik örnek almak için shelby tüpleri kullanılır. Düzlenen örnek yüzeyine tüp bir miktar itilir. Buradaki amaç örneği tamamen almadan önce tüpü sabitlemektir. Tüpün zemine itilmesi (penetrasyonu) zemin cinsine göre değişmekle beraber, genelde kazının yapıldığı makine yardımıyla olur. Tüpün alt ve üst ağzı düzeltilerek etiketlenir ve parafinlendikten sonra naylon torbada muhafaza edilir. 2.1.2.2.Sondajdan örnek alma (Borehole sampling) - Çift tüplü örnek alıcılarla (Double-wall sampler) Sondaj deliği tabanından dönen bir dış tüpü ve sabit bir iç tüpü olan bir örnek alıcı ile örselenmemiş silindirik örnek alınmasını kapsar. Yaygın olarak Denison tipi örnek alıcılar kullanılır (Şekil 3). Kuyuda yıkılma varsa, muhafaza borusu kullanılmalıdır. Sert zeminlerden örnek alınırken iç tüp kesici ucu dış matkabı ile bir düzlemde, yumuşak zeminlerde ise matkabın ilerisinde bulunmalıdır. Yumuşak, gevşek ve düşük kohezyonlu zeminlerde iç tüp çıkıntı miktarı en çok olmalıdır. Böylece dolaşım suyunun örneği aşındırması ve dış tüpün dönüşü ile örselenmesi önlenmiş olur. Bu ilkelere göre iç tüp ucuna uygun uzunlukta bir kesici çarık takılır. Örnek alıcı, dönel sondaj takımının alt ucuna bağlanarak sondaj deliğinde örnek alınacak seviyeye indirilir. Örnek alıcı zemine çok az bir itme kuvveti uygulanarak itilmelidir. Örnek alımı esnasında sondaj çamuru kullanılıyorsa; çamurun kıvamı taneli zeminlerde yoğun, kohezyonlu zeminlerde ise ince olmalıdır. Dolaşım suyu basıncı da sadece parçacıkları yüzeye getirecek seviyede olmalıdır. Örnek alma işlemi durdurulduktan sonra iç tüp, örneği tabandan koparmak amacıyla döndürülür ve örselemeden yukarı çekilir. Örneğin üst ucuna bir etiket konulur ve gömleğin her iki ucu erime noktasının 10 C üstünde tutulan parafin ile kaplanır.

Şekil 3. Denison tipi örnek alıcı - Pistonlu örnek alıcılarla (Piston sampler) Başlıca Hvorslev ve Osterberg olmak üzere iki tür mevcuttur. (Şekil 4). Örnek alınacak seviyedeki zemini örselememek için son kısım genelde el burgusu ile açılır. Özellikle kohezyonsuz zeminlerde sondaj çamuru kullanılır. Bu sayede, oluşan hidrostatik basınç ile örnek yüzeye alınırken tüpte durması kolaylaşır. Çamurun kıvamı zemin türüne göre iyi ayarlanmalıdır. Örnek alınacak derinlikte takım döndürülerek örnek alımı başlar. Daha sonra tabandan örnek kopartmak için takım döndürülür ve örnek alınır. Bu işlem esnasında kuyuda çamur seviyesi düşeceğinden, ekleme yapılmalıdır. Örnek alıcı, sondaj çamuru ile dolu kuyudan alınmadan önce örneğin düşmemesi için tüpün ağzı kapatılmalıdır. Bu işlemde tüpün ağzı sondaj çamuru yüzeyinden ortalama 30 cm derinde iken yapılması uygun olur.

(a) (b) Şekil 4. Hvorslev (a) ve Osterberg (b) tipi örnek alıcılar - İnce ve kalın çeperli tüp ile örnek alma (Thin and thick wall sampler) Örnek alıcı sondaj borularına bağlı olarak delik tabanına indirilir. Örnek tüpü, hidrolik basınç kullanılarak döndürülmeden zemine itilir. Tüpün zemine itilme miktarı kullanılan tüp boyundan bir kaç cm. az olmalıdır. Örnek alıcı, tabandaki örneği kopartmak için döndürülerek kuyudan çıkartılır. Örnek tüpü, alıcıdan ayrılır. Sonunda da, örneğin alt ve üstü düzeltilir, etiketlenir ve parafinlenerek hazır duruma getirilir (Şekil 5). Kalın çeperli örnek alımında örselenmemiş silindirik örnek alınır. Örnek alımı hidrolik basınç veya çakarak yapılır. Fakat, bu durum örneknin örselenmesine neden olur. Örnek, kuyudan tabandan itibaren döndürülerek alınır.

2.2.Kayadan örnek alma (Rock sampling) Şekil 5. İnce çeperli örnek alıcı ve auger 2.2.1. Sediman (kırıntı) örnek alım yöntemi (Sediment sampling) Dönel sondajın doğal örnek alım yöntemidir. Darbeli sondajdaki kırıntılar ve genellikle dönel sondajda matkap tarafından kırılan parçaların, dolaşım sıvısı veya hava ile kuyu dışına çıkarılması sonucu kuyu ağzında alınan örneklerdir. Genellikle süzgeçli kürekler gibi, basit gereçlerle alınır, varsa çamur veya suyu süzülerek özel örnek sandıklarına konulur. Örnek sandıkları genellikle 10x10x10 cm boyutlu gözlere ayrılmış; bir sırada 10 gözü ve 5 sıra bulunan, 50 gözlü 10x50x100 cm boyutlu kutulardır. Başka bir yöntem uygulanmıyorsa, kural olarak her bir metrelik ilerleme sonunda, yeterli miktarda örnek alınarak bölmelere yerleştirilir. 2.2.2. Karot örnek alım yöntemi (Core sampling) Karot alıcı (Karotiyer) adı verilen özel ekipmanlar kullanılarak yapılan işe veya ara işlemine karotlu sondaj, karot örnek alma işlemine karot alımı, alınan örneğin adına da karot denir. Karotlu sondaj, esas itibariyle bir formasyonu tanıma, tanımlama ve örnek alım işlemidir. Karotlu sondaj, kayaçlardan örnek almak amacı ile geliştirilip uygulanmasına karşın

özel hallerde zeminlerde de uygulanmaktadır. Karot örneklerinin incelenip değerlendirilmesi ile kayacın litolojik özellikleri (renk, doku, tane yönlenmesi, yapı, çimentolanma, hamur, sertlik, yapısal özellikleri, tabaka kalınlığı, süreksizlik, ayrışma durumu, dayanımı ve jeomekanik özellikleri (karot yüzdesi ve kaya kütlesi) belirlenmeye çalışılır. Bir karotlu sondaj çalışmasında dikkat edilmesi gerekli en önemli konulardan biri karot yüzdesidir. Jeoteknik amaçlı bir sondajda karot yüzdesinin % 80 lerin altına düşmesi istenmez. Ayrıca kaya mekaniği laboratuvar deney standartları açısından da zorunlu haller dışında alınan karot çapının 54.7 mm (NX) den daha küçük çapta olmaması arzu edilir. 2.3. Örneklerin etiketlenmesi (Labelling) Her örnek için üç etiket doldurulur. Bunlardan biri; örneğin üst ucuna konmuş olmalıdır. İkincisi güvenilir bir yöntemle örnek kabına yapıştırılmalı, üçüncüsü ise etiketi dolduran tarafından saklanmalıdır. Kutu kapaklarına yazı yazmak veya etiket yapıştırmak sakıncalıdır. Etiket doldurulurken kalemin silinmeyen türde seçilmesi önemlidir. Özellikle poşet numunede içiçe iki poşet kullanılmalı ve etiket iki poşetin arasında bulunmalıdır. Direkt örnekle teması sakıncalıdır. Proje adı Proje yeri Sondaj no Sondaj türü Örnek no Tarih Etiketi dolduran

3.BİRLEŞİK ZEMİN SINIFLAMA SİSTEMİNE GÖRE ZEMİNLERİN SINIFLAMASI (Unified Soil Classification System) 3.1. Elek analizi (Particle size analysis) Zemini oluşturan tane büyüklüklerinin dağılımı ve miktarını belirlemek için yapılan deneye elek analizi, tane boyu dağılımı veya granülometri denir. Elek analizi ıslak ve kuru olmak üzere iki şekilde yapılır. Kullanılan aletler: Elek seti, fırça, petri, terazi ve etüv Deneyin yapılışı: Tane boyu dağılımı belirlenecek olan zeminden 400-500 g alınarak etüvde 105 C de 24 saat kurutulur. Kuru örnekden genelde iri taneli ise 200-300 g, ince taneli ise 100-200 g alınır. Tanelerin yapışmaması için örnek suda veya su-hidrojen peroksit karışımı (H 2 O 2 ) içinde bekletilir. Daha sonra örnek 200 nolu elekten elenerek ince malzeme uzaklaştırılır. Eğer hidrometre deneyi yapılacaksa, bu malzeme başka bir kapta toplanır. 200 nolu elek üstünde kalan örnek, elek setinden geçirilir. Eleme makine ile yapılıyorsa en az 10-15 dk süre geçmelidir. Sonuçta, her elekte kalan örnek ayrı kaplara alınır ve kurutulduktan sonra tartılarak elde edilen değerler kaydedilir. Hesaplamalar: Toplam örnek ağırlığı esas alınarak her elekte kalan ve geçen miktarların yüzdesi hesaplanır. Tane dağılımı eğrisi çizildikten sonra kritik çaplar D 10, D 30 ve D 60 eğriden okunur. Bu değerlere bağlı olarak uniformluk ve süreklilik katsayısı hesaplanarak yorumlanır. D D 60 C u = (Uniformluk katsayısı ) 10 D( ) 2 D30 CcveyaCr = (Süreklilik katsayısı) D 10 60

Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Mühendislik Jeolojisi Araştırma ve Uygulama Laboratuvarı Sondaj no : Örnek no : Derinlik : Kuru örnek ağırlığı : ELEK ANALİZİ (Sieve analysis) 1 2 3 4 5 6 Elek no Elek açıklığı (mm) Elekte kalan (g) Toplam elekte kalan (g) Kalan % Toplam kalan % 3/4 19.10 3/8 9.52 4 4.76 8 2.38 10 2.00 16 1.19 30 0.59 40 0.42 50 0.29 60 0.25 100 0.149 200 0.074 Elek altı D 10 : D 30 : D 60 : Açıklamalar:

Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Mühendislik Jeolojisi Araştırma ve Uygulama Laboratuvarı ELEK ANALİZİ (Sieve analysis) Sondaj no : Örnek no : Derinlik : Kuru örnek ağırlığı : 1 2 3 4 5 6 Elek no Elek açıklığı (mm) 3/4 19.10 3/8 9.52 4 4.76 8 2.38 10 2.00 16 1.19 30 0.59 40 0.42 50 0.29 60 0.25 100 0.149 200 0.074 Elek altı Elekte kalan (g) Toplam elekte kalan (g) Kalan % Toplam kalan % Açıklamalar: D 10 : D 30 : D 60 :

3.2. Atterberg (kıvam) limitleri (Atterberg limits) 3.2.1. Likit limit (LL) : Zemine fazla su verildiğinde likit (sıvı) hale gelirken sahip olduğu su içeriğine likit limit denir. - Casagrande yöntemi Kullanılan aletler: Likit limit kabı (Casagrande), oluk açma bıçağı, porselen veya kromaj pota, spatula, örnek kapları, etüv, ± 0.01 g hassalıkta terazi, 40# elek, desikatör, piset ve mezür. Deneyin yapılışı : Likit limit kabı tabanı sertleştirilmiş kauçuk, üst potası ise bronz veya dış etkenlere dayanıklı özgül ağırlığı uygun bir alaşımdan yapılmıştır. Üst kabın sabit yükseklikten (1 cm) düştükten sonra geri sıçrama miktarı ayarlanmıştır. 40# elekten elenmiş olan 100 150 g havada kurutulmuş örnek alınır. Bir potada az su eklenip spatula ile karıştırılarak koyu bir çamur haline getirilir. Oluşan bu çamur kaba serilir. İçinde hava kabarcığı kalmamasına dikkat edilir. Çamurun yüzeyi derinliği 1 cm olacak şekilde yatay olarak spatula ile düzeltilir. Oluk açma bıçağı dik tutularak çamur ortadan ikiye ayrılır. Kabı kumanda eden kol saniyede iki defa olacak şekilde saat yönü tersine çevrilir ve kabın düşmesi sağlanır. Düşüşler (vuruş) sayılır. İki çamur kütlesi arasındaki oluk 1.3 cm uzunlukta birleşinceye kadar kol çevrilir. Eğer vuruş sayısı >50 ise su içeriği çok az, örnek ise çok katıdır. Bu durumda biraz daha su eklenmeli ve deney tekrarlanmalıdır. Vuruş sayısı 30-50 arasında ise oluğun kapandığı yerden su içeriğini belirlemek için bir miktar örnek alınır. Vuruş sayısı ikinci denemede 20-30 arasında olmalıdır. Üçüncü denemede ise vuruş sayısı 10-20 arasında olmalıdır. Eğer vuruş sayısı <10 ise su içeriği çok fazla, örnek çok likit olup, biraz daha örnek eklenmelidir. Su içeriği artırılarak/azaltılarak deney en az üç defa yapılmalıdır. Vuruş sayısı >50 ve <10 olan deneylerden elde edilen noktalar hesaba katılmaz. Denemeler sonucunda farklı su içeriğine sahip örnekler 105 C de 24 saat kurutularak su içerikleri hesaplanır. Hesaplamalar: Deney formuna vuruş sayıları ve tartılan değerler işlendikten sonra % su içerikleri aşağıdaki formülle hesaplanır. % su içeriği Kap+yaş örnek-a Kap+kuru örnek-b Kap ağırlığı-c Su ağırlığı-d ( d = a b ) Kuru örnek ağırlığı-e ( e = ω = a b b c b c)

Farklı vuruş sayılarına karşılık su içeriği değerleri bulunur. Bu değerler; apsisi logaritmik, ordinatı milimetrik olan koordinat sistemine işlenir. Vuruş sayıları apsiste, % su içeriği ise ordinatta bulunarak noktaların yeri tespit edilir. Saptanan üç noktadan geçen ortalama bir doğru parçası çizilir. Buna, Akış eğrisi adı verilir. Apsiste 25 vuruş sayısından çıkılan dikmenin doğruyu kestiği noktaya karşılık gelen değer, o zeminin likit limit değeridir. - Konik uçlu penetrometre (Düşen koni-fall cone) Kullanılan aletler : 40# elek, örnek kabı, konik penetrometre, etüv (105 ± 5 C ), hassas terazi (0.01 g) Deneyin yapılışı : Likit limiti belirlenecek örnek 40# elekten geçirilerek, yaklaşık 200 g alınır. Bir kap içerisinde örnek su ile karıştırılarak çamur haline getirilir. Hazırlanan örnek metal deney kabına sıkıca yerleştirilerek yüzeyi düzeltilir. Konik uç, örnek yüzeyine temas edinceye kadar indirilir ve ilk okuma alınır. Daha sonra konik ucun, örneğe 5 saniye süre ile batması sağlanarak ikinci okuma alınır. İki okuma arasındaki fark koni penetrasyonudur. Bu işlem en az üç farklı su içeriğindeki örnek üzerinde tekrarlanır. Buradaki su içerikleri penetrasyon değerlerinin 15 25 mm arasında değişeceği şekilde ayarlanmalıdır. Elde edilen iki penetrasyon değeri arasındaki fark 0.5 mm den küçük olursa rakamların ortalaması alınır, 0.5-1.0 mm arasında olursa üçüncü bir deney yapılmalıdır. Hesaplamalar: Deney sonunda su içeriği ve konik penetrasyon değerleri lineer eksenlere, her okuma için su içeriği yüzde olarak apsis, penetrasyon değerleri ise mm olarak ordinata yerleştirilir. 20 mm lik penetrasyona karşılık gelen su içeriği değeri Likit Limit (LL) olarak alınarak, en yakın tamsayı olarak tespit edilmiş olur. 3.2.2. Plastik limit (PL): Zeminin düşük su içeriğinde plastik halden katı hale geçişi sırasındaki su içeriğine plastik limit denir. Kullanılan aletler: Porselen veya kromaj pota, spatula, mezür, buharlaştırıcı cam levha, örnek kapları, ± 0.01 g hassaslıklı terazi, etüv, 40# elek Deneyin yapılışı : 40# elekten elenmiş örnekten 20 g alınır. Potanın içinde azar azar saf su ile karıştırılarak ele yapışmayacak kıvamda bir çamur elde edilir. Buharlaştırıcı cam levha üzerinde elle yuvarlatılarak iplik haline getirilir. Bu çamurun çapı 3.0 mm oluncaya kadar işleme devam edilir. Cam üzerinde yuvarlamada parmaklar bitişik halde yapılmalı, iplik uzadıkça ortadan bölünüp yarısı alınmalı ve kalanla işleme devam edilmelidir. İplikte ince

kuruma çatlakları ve ufalanmalar oluşunca, deney tamamlanmış demektir. Daha sonra, en az iki defa yapılan denemelere ait örnekler etüvde kurutularak su içeriği hesaplanır. 3.2.3. Plastisite indisi (PI): Likit limit ve plastik limit arasındaki sayısal fark olarak tanımlanır. PI=LL-PL 3.2.4. Büzülme limiti (SL) (Shrinkage limit) : Zemindeki suyun azar azar buharlaşması sağlandığında örnek hacmi minimum iken, boşluklardaki su miktarı yüzdesi büzülme limitidir. Eğer su buharlaşmaya devam ederse, zeminde büzülme olmayacaktır (Şekil 6). Kullanılan aletler : Büzülme kalıbı, porselen veya kromaj pota, spatula, cam civa kabı, civa, düzleme tablası, etüv, ± 0.01 g hassalıkta terazi, 40# elek, silikon yağ veya vazelin. Deneyin yapılışı : Büzülme kalıbı temizlenip içi ince bir tabaka halinde vazelinlenip, boş ağırlığı tartılır (M b ). Kalıp civa ile doldurulur. Düzleme tablası ile üstüne bastırılarak civanın fazlası alınır. Büzülme kalıbı+civa tartılır. Civanın yoğunluğu ve kalıp ağrlığı kullanılarak kalıp haci belirlenir. 40# elekten geçen örnekten 30-40 g kadar alınır ve azar azar su katılarak doygun hale yakın bir kıvamda çamur hazırlanır. Büzülme kalıbına bu çamurdan 1/3 oranında kademeli olarak büzülme kalıbına yerleştirilir. Aralarda hava kabarcıkları kalmaması için kalıp hafif darbelerle döndürülerek masaya vurulur. Kalıp ıslak zemin ile dolunca, üstü spatula ile düzeltilir ve tartılır (M y ). Kalıptaki örneğin çatlamaması ve tek parça halinde kuruması için direkt sıcağa vaya güneşe konulmamalıdır. İdeal olarak, 8 saat havada kurutulmalı, ancak örnek kalıp kenarlarından çekilmeye başlayınca etüve konulmalıdır. 105 C de 24 saat kuruyan örnek tartılır (M k ). Cam civa kabı civa ile doldurulur. Üstü düzeltme tablası ile düzlenir ve tartılır. Tek parça halindeki kurumuş zemin civanın üstüne koyulur. Arada hava kabarcığı kalmamasına dikkat edilerek örnek düzleme tablası ile civanın içine batırılır ve üst yüzey düzlenir. Kurumuş zemin civa üzerinde düşük yoğunluktan dolayı yüzebilir, bu durumda cam plaka ile bastırılarak taşırdığı civanın hacmi belirlenebilir, bu da zemin örneğinin hacmine eşittir (V 0 ). Zeminin başlangıç su içeriği (ω) bilinen yolla hesaplanabilir. Zeminin ıslak iken sahip olduğu hacim (V, başlangıç hacmi) zaten kalıbın hacmine eşit olacaktır.

Hesaplamalar: Gerekli hesaplar aşağıda formunda verilmiştir. Plastik limit değeri ile büzülme limiti değeri arasındaki sayısal fark Büzülme indisi olarak tanımlanır. SI = PL SL ( ) V V0 Büzülme Limiti; SL = ω ρ w. 100 formülü ile hesaplanır M 0 ω :Zeminin başlangıç su içeriği, % V : Örneğin başlangıç hacmi (ıslak zemin), cm 3 V 0 : Kuru zeminin hacmi, cm 3 ρ w : Suyun yoğunluğu (1.0 g/cm 3 ) M o : Kuru zemin kütlesi, g Büzülme limiti, zeminin belirli bir durumda boşluklarındaki su miktarını yüzde olarak verirken, hacimsel ve doğrusal-lineer büzülme, zeminin bir boyutunda veya hacminde oluşan azalma miktarını verir. Hacimsel büzülme Doğrusal (lineer) büzülme V s V s W 0 V 0 W 1 SL W0 = ( W 1 SL) L s = 1 (Kuru uzunluk/yaş uzunluk). 100 V 0 : Hacimsel büzülme : Kuru örnek ağırlığı : Kuru örnek hacmi : Deneye başlarken verilen su ağırlığı : Büzülme limiti Şekil 6. Zeminlerde hacim ve su içeriği ilişkisi

Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Mühendislik Jeolojisi Araştırma ve Uygulama Laboratuvarı BÜZÜLME (RÖTRE) LİMİTİ DENEYİ (Volumetric shrinkage test) Örnek yeri Örnek no Derinlik Boş büzülme kalıbı kütlesi Mb Kalıp+Yaş örnek (g) My Kalıp+Kuru örnek (g) Mk Yaş örnek kütlesi (g) M Kuru örnek kütlesi (g) Md Yaş örnek hacmi (cm 3 ) V Taşan civanın kütlesi (g) M Hg Kuru örnek hacmi (cm 3 ) V o Başlangıç su içeriği (%) ω Büzülme limiti (%) SL Not : Suyun yoğunluğu 1.0 g/cm 3, Civanın yoğunluğu 13.55 g/cm 3 ( V V ) 0 Büzülme limiti SL = ω ρ w. 100 M 0 Lineer büzülme L s = 1- (Kuru uzunluk/yaş uzunluk).100 Büzülme indisi Plastisite indisi SI = PI-SL PI 2.13 L s Açıklamalar :

Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Mühendislik Jeolojisi Araştırma ve Uygulama Laboratuvarı ATTERBERG LİMİTLERİ DENEYİ (Casagrande) (Atterberg Limits Test) Örnek yeri : Sondaj no : Örnek no : Derinlik : Likit limit : Plastik limit : Plastisite indisi : Likit/Plastik limit LL LL LL PL PL Kap no K1 K2 K3 K5 K6 Vuruş adedi Kap+Yaş örnek (g) Kap+Kuru örnek (g) Kap kütlesi (g) Su kütlesi (g) Kuru örnek kütlesi (g) Su içeriği (%) Açıklamalar:

Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Mühendislik Jeolojisi Araştırma ve Uygulama Laboratuvarı ATTERBERG LİMİTLERİ DENEYİ (Casagrande) (Atterberg Limits Test) Örnek yeri : Sondaj no : Örnek no : Derinlik : Likit limit : Plastik limit : Plastisite indisi : Likit/Plastik limit LL LL LL PL PL Kap no K1 K2 K3 K5 K6 Vuruş adedi Kap+Yaş örnek (g) Kap+Kuru örnek (g) Kap kütlesi (g) Su kütlesi (g) Kuru örnek kütlesi (g) Su içeriği (%) Açıklamalar:

Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Mühendislik Jeolojisi Araştırma ve Uygulama Laboratuvarı Örnek yeri : Sondaj no : Örnek no : Derinlik : KONİK PENETROMETRE DENEYİ (Fall Cone Test) Deney no İlk okuma Son okuma Penetrasyon (mm) Ortalama pen. (mm) A1 A2 B1 B2 C1 C2 Deney no A1 A2 B1 B2 C1 C2 Kap ağ. (g) Kap+Y.N (g) Kap+K.N. (g) Su kütlesi (g) Kuru örnek kütlesi (g) Su içeriği (%) Ort.su içeriği (%) Açıklamalar:

Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Mühendislik Jeolojisi Araştırma ve Uygulama Laboratuvarı Örnek yeri : Sondaj no : Örnek no : Derinlik : KONİK PENETROMETRE DENEYİ (Fall Cone Test) Deney no İlk okuma Son okuma Penetrasyon (mm) Ortalama pen. (mm) A1 A2 B1 B2 C1 C2 Deney no A1 A2 B1 B2 C1 C2 Kap ağ. (g) Kap+Y.N (g) Kap+K.N. (g) Su kütlesi (g) Kuru örnek kütlesi(g) Su içeriği (%) Ort.su içeriği (%) Açıklamalar:

İri taneli %50 den fazlası 200 no lu elekte kalan İnce taneli % 50 d en fazlası 200 no lu elekten Ana Gruplar ÇAKILLAR Çakıl taneleri %50 den fazla, 4 no lu elek üstü KUMLAR Kum taneleri %50 den fazla SİLTLER ve KİLLER SİLTLER ve KİLLER 3.3.BİRLEŞİK ZEMİN SINIFLAMA SİSTEMİ (Unified Soil Classification System) Özellikler Grup İnce sembolü malzeme Derecelenme Plastisite İyi derecelenmiş çakıl, çakıl-kum karışımı GW 0-5 C u >4, 1<C c <3 Kötü derecelenmiş çakıl, kumlu çakıl, ince tane az GW deki şartlar GP 0-5 veya yok sağlanmaz ise Siltli çakıl, siltli kumlu çakıl A hattının GM >12 altında PI<4 Killi çakıl, killi kumlu çakıl A hattının GC >12 üstünde PI>7 İyi derecelenmiş kum, çakıllı kum,ince tane az veya yok SW 0-5 C u >6, 1<C c <3 Kötü derecelenmiş kum, çakıllı kum, ince tane az SW deki şartlar SP 0-5 veya yok sağlanmaz ise Siltli kum A hattının SM >12 altında PI<4 Killi kum A hattının SC >12 üstünde PI>7 İnorganik silt,siltli veya killi ince kum, az plastik ML Plastisite kartı kullanılır İnorganik kil,siltli kil,düşük plastisiteli kumlu kil CL Plastisite kartı kullanılır Düşük plastisiteli organik silt ve organik siltli kil OL Plastisite kartı kullanılır Yüksek plastisiteli inorganik silt MH Plastisite kartı kullanılır Yüksek plastisiteli inorganik kil CH Plastisite kartı kullanılır Yüksek plastisiteli organik kil OH Plastisite kartı kullanılır Yüksek organik zeminler Turba ve diğer organik zeminler Pt - Not: İnce tane oranı %5 ile %12 arasında ise zemin çift sembol ile ifade edilir*

PLASTİSİTE KARTI (Plasticity chart)

4. ZEMİNLERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ (Physical properties of soils) 4.1. Doğal su/nem içeriği (Natural water content) Zeminlerin doğal olarak bulundukları ortamda sahip oldukları su içeriğini tespit etmek için yapılan bir deneydir. Kullanılan aletler : Metal kap, hassas terazi, etüv. Deneyin yapılışı : Boş metal kap tartılarak deney formuna kaydedilir. Su içeriği belirlenecek olan örnekten 15-20 g kadar alınarak kaba konulur. Tüm örneği temsil edebilecek ortalama su içeriğini tespit etmek amacıyla örneğin farklı yerlerinden alınmalıdır. Kap ile ıslak örnek tartılarak forma kaydedilir. 105 ± 5 C lik etüvde 24 saat kurutulan örnek tekrar tartılarak deney formuna kaydedilir. Hesaplamalar: Kap+yaş örnek kütlesi : M 1 Kap+kuru örnek kütlesi: M 2 Kap kütlesi : M 3 Su kütlesi : M 1 -M 2 Kuru örnek kütlesi : M 2 -M 3 M Su içeriği (%) : ω = M 1 2 M M 2 3 Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Mühendislik Jeolojisi Araştırma ve Uygulama Laboratuvarı DOĞAL SU İÇERİĞİ DENEYİ (Natural Moisture Content Test) Örnek yeri : Sondaj no : Örnek no : Derinlik : Kap no 1 2 3 Kap+yaş örnek (g) M 1 Kap+kuru örnek (g) M 2 Kap kütlesi (g) M 3 Su kütlesi (g) M 4 = M 1 - M 2 Kuru örnek kütlesi (g) M 5 = M 2- M 3 Su içeriği (%) ω=μ 4 /M 5 Ortalama su içeriği (%) ω ort