Genel Anlamda Toprak Prof.Dr.Rasim OKURSOY 1

Benzer belgeler

11. BÖLÜM: TOPRAK SUYU

ZEMİN MEKANİĞİ VE TEMEL İNŞAATI İnce Daneli Zeminlerin Kıvamı ve Kıvam Limitleri. Yrd.Doç.Dr. SAADET A. BERİLGEN

SULAMA-TEMEL KONULAR

İNM 305 ZEMİN MEKANİĞİ

7. Bölüm: MİNERAL TOPRAKLARIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

TOPRAK SUYU. Toprak Bilgisi Dersi. Prof. Dr. Günay Erpul

PERKOLASYON İNFİLTRASYON YÜZEYSEL VE YÜZETALTI AKIŞ GEÇİRGENLİK

Büyüklüklerine Göre Zemin Malzemeleri

TOPRAK TOPRAK TEKSTÜRÜ (BÜNYESİ)

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 2 : KUVVET VE HAREKET

TEMEL (FİZİKSEL) ÖZELLİKLER

OTEKOLOJİ TOPRAK FAKTÖRLERİ

INM 305 Zemin Mekaniği

ZEMİN MEKANİĞİ DENEYLERİ

Ders: 2 Zeminlerin Endeks Özellikleri-Kıvam Limitleri. Doç. Dr. Havvanur KILIÇ İnşaat Mühendisliği Bölümü Geoteknik Anabilim Dalı

SULAMA-TEMEL KONULAR

ÜNİTE 4 DÜNYAMIZI SARAN ÖRTÜ TOPRAK

Havza Amenajmanı Laboratuvarı

Prof. Dr. Osman SİVRİKAYA Zemin Mekaniği I Ders Notu

10. KONSOLİDASYON. Konsolidasyon. σ gerilmedeki artış zeminin boşluk oranında e azalma ve deformasyon yaratır (gözeneklerden su dışarı çıkar).

MİNERAL TOPRAKLARIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

HİDROJEOLOJİ. Gözenekli Ortam ve Akifer Özellikleri. 5.Hafta. Prof.Dr.N.Nur ÖZYURT

TEMEL (FİZİKSEL) ÖZELLİKLER

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

TARIMSAL YAPILAR. Prof. Dr. Metin OLGUN. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü

MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ

Akifer Özellikleri

Beton sınıfına göre tanımlanan hedef (amaç) basınç dayanımları (TS EN 206-1)

Zeminlerin Sıkışması ve Konsolidasyon

Örneğin; İki hidrojen (H) uyla, bir oksijen (O) u birleşerek hidrojen ve oksijenden tamamen farklı olan su (H 2

MADDENİN HALLERİ VE TANECİKLİ YAPI

Bilgi İletişim ve Teknoloji

E = U + KE + KP = (kj) U = iç enerji, KE = kinetik enerji, KP = potansiyel enerji, m = kütle, V = hız, g = yerçekimi ivmesi, z = yükseklik

Ders Notları 3 Geçirimlilik Permeabilite

METEOROLOJİ. VI. Hafta: Nem

1. Giriş. 2. Toprak kompozisyonu. Bölüm 1 - Topraklar ve Toprak Verimliliği. Modül 2 Toprak ve Besin Döngüsü

METEOROLOJİ. IV. HAFTA: Hava basıncı

HİDROJEOLOJİ. Yeraltında suyun bulunuşu Akifer özellikleri_gözenekli ortam. 4.Hafta. Prof.Dr.N.Nur ÖZYURT

Sıkıştırma enerjisi arttıkça optimum su muhtevası azalmakta, kuru birim hacim ağırlık artmaktadır. Optimum su muhtevasına karşılık gelen birim hacim

NİĞDE ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ, GEOTEKNİK ABD ZEMİN MEKANİĞİ DENEYLERİ

Zemin Suyu. Yrd.Doç.Dr. Saadet BERİLGEN

Toprağın katı fazını oluşturan kum, kil ve mil partiküllerinin toprak. kütlesi içindeki nispi miktarları ve bunların birbirlerine oranları toprağın

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

Bu metotta, toprak bir miktar su ile karıştırılarak süspansiyon hâline getirilir.

3/9/ µ-2µ Filler (taşunu) 2µ altı Kil. etkilemektedir.

AKIŞKAN STATİĞİNİN TEMEL PRENSİPLERİ

KİNETİK GAZ KURAMI. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

Çizelge 5.1. Çeşitli yapı elemanları için uygun çökme değerleri (TS 802)

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

Toprak Nemi Ölçme Metodları

2. Bölüm ZEMİNLERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

SIVILAR VE ÖZELLİKLERİ

Yapı veya dolgu yüklerinin neden olduğu gerilme artışı, zemin tabakalarını sıkıştırır.

ZEMİN MEKANİĞİ DERS NOTLARI

9. SINIF FİZİK YAZ TATİLİ ÖDEV KİTAPÇIĞI. MEV Koleji Özel Ankara Okulları

Ders: 1 Zeminlerin Endeks Özellikleri. Doç. Dr. Havvanur KILIÇ İnşaat Mühendisliği Bölümü Geoteknik Anabilim Dalı

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ SAKARYA MESLEK YÜKSEKOKULU

HİDROLOJİ. Buharlaşma. Yr. Doç. Dr. Mehmet B. Ercan. İnönü Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Maddeyi Oluşturan Tanecikler

taze beton işlenebilirlik

ZEMİNLERİN GEÇİRİMLİLİĞİ YRD. DOÇ. DR. TAYLAN SANÇAR

ZEMİNLERDE SU ZEMİN SUYU

BOŞLUK ORANINA GÖRE ZEMİN PRİZMASI ÇİZİLMESİ VE İLGİLİ FORMÜLLERİN ELDE EDİLMESİ

şeklinde ifade edilir.

SEZEN DEMİR MADDE DOĞADA KARIŞIK HALDE BULUNUR

KALDIRMA KUVVETİ. A) Sıvıların kaldırma kuvveti. B) Gazların kaldırma kuvveti

Akışkanlar Mekaniği Yoğunluk ve Basınç: Bir maddenin yoğunluğu, birim hacminin kütlesi olarak tanımlanır.

5 kilolitre=..lt. 100 desilitre=.dekalitre. 150 gram=..dag g= mg. 0,2 ton =..gram. 20 dam =.m. 2 km =.cm. 3,5 h = dakika. 20 m 3 =.

Maddenin Biçim Ve Hacim Özellikleri

İDEAL GAZ KARIŞIMLARI

ZEMİNLERİN SINIFLANDIRILMASI

ÇEVRE GEOTEKNİĞİ DERSİ

Ders Notları 2. Kompaksiyon Zeminlerin Sıkıştırılması

FİZİKOKİMYA I ARASINAV SORU VE CEVAPLARI GÜZ YARIYILI

Birimler. Giriş. - Ölçmenin tanımı. - Birim nedir? - Birim sistemleri. - Uluslararası (SI) birim sistemi

MADDE NEDİR? Çevremize baktığımızda gördüğümüz her şey örneğin, dağlar, denizler, ağaçlar, bitkiler, hayvanlar ve hava birer maddedir.

MADDE ve ÖZELLİKLERİ

O )molekül ağırlığı 18 g/mol ve 1g suyun kapladığı hacimde

ZEMİN MEKANİĞİ DENEYLERİ

INSA354 ZEMİN MEKANİĞİ

16.6 DEPREM ETKİSİ ALTINDAKİ ZEMİNLERDE SIVILAŞMA RİSKİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

BÖLÜM 1: TEMEL KAVRAMLAR

BİYOLOLOJİK MALZEMENİN TEKNİK ÖZELLİKLERİ PROF. DR. AHMET ÇOLAK

YOĞUNLUK DENEYİ. Kullanılacak Donanım: 1. Terazi. 2. Balon jöje ve/veya piknometre, silindir (tank) Balon jöje. Piknometre. 3. Öğütülmüş ve toz cevher

2. Basınç ve Akışkanların Statiği

5. AKIM İÇİNDEKİ CİSİMLERDEN AKIŞ. (Ref. e_makaleleri)

Nazife ALTIN Bayburt Üniversitesi, Eğitim Fakültesi MADDENİN ÖLÇÜLEBİLİR ÖZELLİKLERİ

INM 305 Zemin Mekaniği

(b) Model ve prototipi eşleştirmek için Reynolds benzerliğini kurmalıyız:

BÖLÜM : 9 SIZMA KUVVETİ VE FİLTRELER

ZEMİN MEKANİĞİ. Amaç: Yapı zemininin genel yapısını inceleyerek, zeminler hakkında genel bilgi sahibi olmak.

TARIM SİSTEMLERİ 3. Nemli Tarım

Sıcaklık: Newton un ikinci hareket yasasına göre; Hareket eden bir cismin kinetik enerjisi, cismin kütlesi ve hızına bağlıdır.

MAKRO-MEZO-MİKRO. Deney Yöntemleri. MİKRO Deneyler Zeta Potansiyel Partikül Boyutu. MEZO Deneyler Reolojik Ölçümler Reometre (dinamik) Roww Hücresi

AKM 205-BÖLÜM 2-UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

ÖĞRENME ALANI: Kuvvet ve Hareket 2.ÜNİTE: Kaldırma Kuvveti ve Basınç. Kaldırma Kuvveti

STATİK AĞIRLIK MERKEZİ. 3.1 İki Boyutlu Cisimler 3.2 Düzlem Eğriler 3.3 Bileşik Cisimler. 3.4 Integrasyon ile ağırlık merkezi hesabı

Transkript:

Genel Anlamda Toprak 18.10.2012 Yeryüzünün dışını ince bir tabaka halinde kaplayan, kayalar ve benzeri inorganik ve organik maddelerin ayrışma ürünlerinin karışımından oluşan, üzerinde ve içerisinde çok çeşitli türden canlı varlıkları barındıran, bitkilere durak yeri ve besin kaynağı oluşturan, içerisinde ayrıca belirli oranda su ve hava bulunduran üç boyutlu canlı bir varlıktır. Prof.Dr.Rasim OKURSOY 1

Toprağın Katı Bileşenleri.. Toprağın inorganik maddesinin oluşumu : Tortul (çökelme etkisi ile) Püskürük (mağmanın basınçla yeryüzüne çıkıp soğuması ile) Metamorf (yer yüzünde kimyasal ve fiziksel etkiler ile değişerek) Toprağın inoganik yapısının temeli minerallerdir Mineral Primer veya orjinal (birincil) Sekonder (ikincil) kuvartz Hematit, limonit 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 2

Toprağın Katı Bileşenleri.. Toprağın Organik maddesinin (humus)oluşumu : Bitkisel artıklar çürümesi ile Hayvansal artıkların çürümesi ile Topraktaki mikroorganizma faaliyetleri ile Toprağın organik yapısının temeli humus tur Humus nitrojen Fosfor Bir toprakta %0.5 ile %12 arasında değişen oranlarda organik madde bulunabilir 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 3

Toprak Suyu ve Toprak Havası Toprak suyunun başlıca kaynakları : Doğal yağışlar Sulama suyu Toprak Suyu Yüzey akışı Sızan Su (infiltasyon) Toprağın granül yapısı, toprak içerisinde tutulan suyun miktarını belirler. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 4

Toprak Suyu Toprak suyu Sızan Su (infiltre su) Kapillar su (absorbtif su) Higroskopik su (adezyon suyu ya da bağlı su) Taban suyu 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 5

Toprak Suyu 1-Taban suyu :Gözenekleri dolduran ve yer çekimi etkisinden başka bir etki altında kalmayan sudur. Kapillar su : Serbest taban suyu üzerine yüzey gerilimi ile itilen sudur.su tablasından belirli bir yüksekliğe kadar olan bölgede yer alan gözeneklerin tamamı kapillar su ile doludur. Buna kapillar doygunluk bölgesi denir. Bu bölgenin üzerindeki gözeneklerin bir kısmı su ile dolu olan bölge bulunur ki buna da açık kapillar bölge denir. Bağlı su :Higroskopik su da denir. Tanelin yüzeyinde negatif basınçla tutulan sudur. Su filmi : yüzey gerilimi nedeniyle tanenin etrafını ince bir film çeviren normal sudur. İnfiltre Su :Sulama ve ya fazla yağıştan sonra yer çekimi etkisi ile toprağın derinliklerine doğru sızan sudur. Adezyon: toprak moleküllerinin suyu çekmesi, Kohezyon ise su moleküllerinin dipol özellikleri nedeniyle birbirini çekmesi durumudur. Kohezyon suyu kapillar su olup, suyun tutulması yine kendi molekülleri sayesinde olmaktadır. Kohezyon suyu en az 1/3 atm basınçla tutulan sudur. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 6

Toprak Suyu Toprak-Su ilişkilerinde kullanılan en önemli birim pf dir. pf, basıncın cm su sütunu (cmss) olarak yüksekliğinin logaritmasıdır. Örneğin 10 cmss değerindeki basınç log10=1 pf dir. Buna göre : 1 atm=76 cm Hg = 1033 cmss 3 pf dir. Toprakta en yüksek emme gücü (basınç) 10000 atm olduğuna göre: 10000 atm=1033*10000 10 7 cmss=7log10 pf=7pf olur. Şu halde toprak suyunun sınıflandırılmasında 3 adet katsayı önemlidir : 1-Higroskopik Katsayı : Su buharı ile %98.2 oranında doygun bir havadan fırın kuru bir toprağın emebildiği su buharı tutulma gücüdür. Bu güç 31 atm=4.5 pf tir. 2-Tarla Kapasitesi : Yerçekiminin etkilediği sular 1/3 atm=2.54 pf den daha düşük negatif basınçla tutulan sulardır. 2.54 pf sınır değerine tarla kapasitesi denir. 3-Maksimum Su Kapasitesi : Doygun durumdaki toprak maksimum su kapasitesinde olup emilme gücü 0 pf dir. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 7

Toprak Suyu Topraktaki su miktarının çok fazla düşmesi durumunda toprakta kalan su toprak tanecikleri tarafından artan bir negatif basınçla tutulmaya başladıklarından, bitkilerin bu sudan yararlanması gittikçe güçleşir, ve bitkiler bu yüzden zaman içerisinde solmaya başlar. Solma, kültür bitkilerinde yaklaşık suyun toprak tarafından 15 atm değerindeki negatif basınca eşit ve daha fazla tutulması durumunda meydana gelmektedir. O halde 15 atm ve daha fazla negatif basınçla tutulan sular yarayışsız sulardır. Yavaş hareketli kapillar su ile higroskopik sular da bu guruptadır. Bitkiler için solma noktası, solma katsayısı (SK) ile belirlenmektedir : Solma katsayısının belirlenmesinde Higroskopik Katsayı (HK) dan yararlanılır : SK HK 0.84 Burada, SK, solma katsayısı, HK ise Higroskopik katsayıdır. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 8

Toprak Suyu 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 9

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Grup Parça Büyüklüğü Kaba çakıl-kaba taş 25 cm den büyük İnce çakıl-ince taş 15-25 cm Mıcır 0.5-15 cm Kaba Kum 1 mm 5 mm İnce kum 0.075 mm -1 mm Silt (tın veya mil) 2 µm -75 µm Kil 1 µm - 2 µm Kolloid 1 µm dan küçük Topraktaki silt taneleri rüzgar ve su ile kolayca taşınabildiğinden toprak erezyonundan etkilenen en önemli partiküllerdir. Killer toprakta su ve besin elemenlerini tutar ve toprak ısısını düzenler. Killi topraklar kohesif topraklardır. Kil tanelerinin birbirine yapışma derecesine kohezyon denir. Bitki besleme açısından önemli kil mineralleri, kaolinit, illit ve montmorillonit tir. 1 µ (mikron)=1/1000 mm 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 10

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Topraktaki kil oranının %25 olması, toprak yapının ağır ve killi olmasına yeterlidir. Killi topraklar, yapışkan (kohesif) olup ve yüksek derecede plastiklik özelliğine sahiptir. Agregatlar, toprak tanelerinin çeşitli fiziksel etkiler altında birleşerek meydana gelmiş toprak kümeleridir. Agregatlar da gözenekli yapıya sahip olduğundan su tutma yetenekleri yüksektir. İdeal bir toprak örneğinde agregat miktarı örnek ağırlığının %20 sini geçmemelidir. Bir toprak kitlesi içerisindeki bireysel toprak tanelerinin % olarak oranlarına toprak bünyesi ya da textür, toprak tanelerinin guruplar halinde kümeleşmiş biçimine ise toprak yapısı ya da strüktür denir. Toprak örneğinin laboratuvar koşullarında bünyesini belirlemek amacıyla yapılan analize ise mekanik analiz denilmektedir. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 11

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Mekanik analiz sonucu toprakların bünye sınıfı üzerinde 12 adet bölgenin bulunduğu textür üçgenine göre belirlenir. Textür üçgeni bölgeleri 1 kil 7 Kumlu tın 2 Kumlu kil 8 Tın 3 Siltli kil 9 Siltli tın 4 Kumlu killi tın 10 kum 5 Killi tın 11 Tınlı kum 6 Siltli killi tın 12 Silt 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 12

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Örnek1 : Bünyesinde %20 oranında silt, %50 oranında kil ve kalan %30 oranında kum içeren toprağın bünyesi kil dir. Örnek2 : Bünyesinde %30 oranında silt, %30 oranında kil, ve kalan %40 oranında kum içeren toprağın bünyesi killi tın dır. Textür üçgeni bölgeleri 1 kil 7 Kumlu tın 2 Kumlu kil 8 Tın 3 Siltli kil 9 Siltli tın 4 Kumlu killi tın 10 kum 5 Killi tın 11 Tınlı kum 6 Siltli killi tın 12 Silt 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 13

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Kıvamlılık limitleri Toprakta tutulan su miktarı toprağın kıvamlılığı ile yakından ilgilidir. Kıvamlılık, plastiklik ile belirlenir. İsveçli tarımcı Atterberg, 20 Yüzyılın başlarında 2 mikrondan küçük olacak şekilde öğütülmüş kuvarsın plastiklik göstermediğini buna karşılık mikanın tane büyüklüğü azaldıkça artan derecede plastiklik gösterdiğini ve topraktaki plastikliğin nedeninin tanelerin üzerinde elektromanyetik yüklerin olduğunu bulmuştur. Atterberg e göre toprakların katıdan sıvıya kadar olan durumları içerdikleri nem oranlarına göre 6 kısımda ortaya konulmuştur. Atterberg in ortaya attığı bu durum Literatürde Atterberg Limitleri olarak bilinmektedir. Atterberg limitleri şunlardır : 1-Viskos akışın üst limiti (UL) 2-Likit (akışkanlık) limiti (LL) 3-Yapışkanlık limiti (YL) 4-Kohezyon Limiti (KL) 5-Plastik limit (PL) 6-Büzülme limiti (BL) 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 14

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Kıvamlılık limitleri 1-Viskos akışın üst limiti (VL): Kil ve su bir sıvı gibi akışkan haldedir. 2-Likit (akışkanlık) limit (LL) : Viskos akışın alt sınırıdır. Bu sınır değerinin üzerinde toprak+su karışımı akışkan halde iken, bu sınır değerinin altında plastik özelliğe sahiptir. 3-Yapışkanlık limiti (YL): Bu da bir sınır değerdir. YL üzerinde neme sahip topraklar temas ettikleri objeye yapışır ve onu ıslatırlar. YL altındaki nem değerinde yapışma ve ıslatma görülmez. 4-Kohezyon Limiti (KL) : Toprak tanelerinin birbir ile temas halinde iken birbirine yapışmadığı durumdaki nem içeriğidir. 5-Plastik limit (PL): Plastik durumun alt değeridir. Toprağın avuç içerisinde yuvarlandığında dağılmadan iplikçik haline getirilebildiği durumdaki nem durumudur. 6-Büzülme limiti (BL): Toprakta, fazla oranda buharlaşma ile oluşan su kaybı yüzünden hacimde daha fazla azalmanın artık meydana gelmediği durumdaki nem değeridir. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 15

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Kıvamlılık limitleri Likit limit (LL) tayini laboratuvar koşullarında Atterberg Limit cihazı ile yapılır. Likit limit kabına konan ve içerisine düzgün bir yarık açılan toprak örneği, içerdiği % Nem oranına bağlı olarak yarığın kapanmasına kadar vurdurulur. Yarığın kapanması durumunda toplam vuruş sayısının (n) logaritmik değeri ile toprak örneğinin nem oranı grafik olarak çizdirilir. Logaritmik grafikte elde edilen doğrunun eğimine akım indeksi denir. Bu grafikten yararlanılarak 25 adet vuruşa karşılık gelen nem değeri Likit limit (LL) olarak alınır. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 16

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Kıvamlılık limitleri 1-Plastik limit (PP), toprağın iki elin avuçları arasında yuvarlatılarak 3 mm çapında iplikçiklerin yapılabilmesi durumundaki nem oranıdır. Toprak % Nem Çok ince kum 17-20 (PL) Silt 20-25 (PL) Kil 25-35 (PL) 2-Plastiklik indeksi (PI), topraktaki likit limit ile plastik limit durumundaki nem oranları arasındaki farktır : PI=LL-PL (LL>PL) 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 17

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Kıvamlılık limitleri 1-Kohezyonsuz topraklar 2-Az sıkışabilen inorganik siltler 3-Orta derecede palstik inorganik ve organik siltler 4-Orta derece plastik inorganik killer 5-Fazla plastik inorganik killer 6-Fazla sıkışabilen inorganik siltler ve organik killer 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 18

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Kıvamlılık limitleri 3-Sertlik indeksi (IP), topraktaki plastiklik indeksinin akım eğrisinin eğimine (F) oranıdır. Sertlik indeksi aynı zamanda Dayanıklılık İndeksi olarak ta tanımlanmaktadır. 4-Likitlik indeksi (LI), topraktaki plastiklik durumdaki nem oranı ile doğal doğal durumdaki nem oranı arasındaki farkın,plastiklik indeksine oranlanması ile bulunur. Bir başka deyimle : LI IP %Nem-PL LL-PL PL F %Nem-PL PI Doğal haldeki nem oranı (%Nem) likit limite (LL) eşit olan topraklarda Likitlik indeksi (LI) 1 e, plastik limite eşit olan topraklarda ise 0 a eşittir. Bu durum sadece plastik topraklar için geçerlidir. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 19

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Kıvamlılık limitleri 5-Büzülme ve Büzülme limiti Nem oranı yüksek yada doygun durumdaki killi topraklarda nemin aniden buharlaşması sonucunda topraktaki hacim küçülmesine büzülme denilmektedir. Büzülme limiti (BL)ise, gözeneklerdeki toprak suyunda fazla buharlaşmanın meydana gelmesi durumunda toprak haciminde azalmanın durduğu andaki toprak nemi ile açıklanır. Bir başka deyişle, artan sıcaklık ve toprak nemindeki buharlaşmaya bağlı olarak toprakta oluşan büzülmenin durduğu andaki toprak nemi, büzülme limitidir. Büzülme limiti, toprak örneğinin fırın kuru ağırlığından hareketle belirlenir. Fırında kurutulmuş bir kesek, civaya daldırılır. Civa gözeneklere dolmadığından, toprağın kuru hacmi kadar toprakla yer değiştirir ve kuru toprak örneğinin hacmi belirlenir. Civanın yoğunluğu a=13.6 olduğuna göre büzülme limiti şu eşitlikle bulunur: BL ( ρ a w q )( γ w ) Eşitlikte : w q fırında kurutulmuş toprak hacmidir (cm 3 ). 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 20

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Fiziksel Özellik Kumlu Toprak Killi toprak Plastiklik Plastik değil plastiktir Hacim değişmesi Çok azdır Fazla oranda şişebilir Geçirgenlik Yüksek oranda Fazla geçirgen değildir Drenaj Yer çekimi ile iyi drene olur Drene olmaz Kapillarite Hızlı kapillarite az yükseliş Yavaş kapillarite, fazla yükseliş Sıkışabilme İyi sıkışabilir Yüksek oranda sıkışır Kayma mukavemeti Sürütünme katsayısı etkilidir Sürütnme ve kohezyon etkilidir Titreşime tepki Sonucu sıkışmadır Belirgin bir tepkisi yoktur 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 21

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Ortalama tanecik çapı 2 µm dan küçük (Kil ve kolloid) olan toprak taneleri toprağın ince fraksiyonunu oluştururlar ve bunlar sadece elktron mikroskobu ve X-ışını analiz yöntemleri ile incelenirler. Bir toprasğın fiziksel özelliği, ince fraksiyonunun etkisi altındadır. Tane büyüklüğü tane çapına göre belirlendiğinden, düzgün olmayan toprak taneleri için eşdeğer küre kavramı kullanılmaktadır. Eşdeğer küre, iğne veya çubuk şeklinde düzgün olmayan toprak tanelerinin hacmine veya yüzey alanına eşit hacme ya da yüzey alanına sahip küredir. Düzgün olmayan toprak tanelerinin büyüklükleri eşdeğer küre kavramının kullanılarak verilmesi durumunda, tanecik büyüklüğü hakkında tam anlamıyla doğru bilgiler elde edildiği söylenemez. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 22

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 23

Mineral Toprakların Fiziksel Özellikleri Topraktaki kum tanecikleri elekler yardımı ile silt ve kil tanecikleri ise sedimantasyon (çökelme) yardımı ile belirlenir. Bu tekniğin dayandığı temel yasa Stokes Yasasıdır. Stokes yasası, bir sıvı içerisinde yer alan silt ver kil partiküllerinin büyüklüklerine göre ya da eşdeğer küre çaplarına bağlı olarak farklı zaman ve hızlarda çökelme durumlarını ortaya koyar. Bu yasaya göre, d 30nL (Gs Gw)gt v: çökelme hızı (cm/dak) Gs:Toprağın katı kısımlarının yoğunluğu ( 2.66) Gw : suyun yoğunluğu ( 1.0 alınabilir) v (Gs Gw) gd 30η 2 L t η : Sıvının (suyun) viskositesi (poise) 1 poise=1g/cms L : parçacığın çökelme yüksekliği (cm) T : çökelme süresi (dak) g : Yerçekimi ivmesi (980 cm/s 2 ) 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 24

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri Yoğunluk Hacim Ağırlığı Boşluklar Oranı Porosite %Nem Oranı Doygunluk Derecesi (saturasyon) Toprak sıkışıklığı 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 25

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri Yoğunluk : Bir cismin ağırlığının, cisimle aynı hacimde bulunan +4 ºC de ki saf suyun ağırlığına oranıdır. Ağırlık oranı olduğuna göre yoğunluğun birimi yoktur. Bu sıcaklıktaki 1 cm³ saf suyun ağırlığı 1 gram olduğuna göre, yoğunluk birim hacimdeki katı cismin ağırlığının 1 e oranlanması olarak karşımıza çıkmaktadır. Civa için yoğunluk 13.6, altın elementi için 19.3 tür.bunun anlamı civa saf sudan 13.6 kez, altın ise 19.3 kez daha ağırdır. Topraklar için yoğunluk, tane yoğunluğu ile eş anlamlıdır. Doğadaki toprakların tane yoğunluğu 2.5 ile 2.8 arasında değişir. Genel olarak topraklar için tane yoğunluğu 2.66 olarak alınmaktadır. Gs γ γ d w Eşitlikte : Gs - toprağın tane yoğunluğu. (Bu değer 2.66 alınır) γ d - toprağın kuru hacim ağırlığı (g/cm 3 ) ise +4º C deki saf suyun hacim ağırlığı (g/cm 3 ) γ w 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 26

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri Hacim Ağırlığı (γ) : Bir toprak örneğinin hacim ağırlığı, örnek ağırlığının örnek hacmine oranlanması ile bulunan değerdir. Dolayısı ile hacim ağırlığının birimi g/cm³ olup γ ile gösterilir. Topraklarda hacim ağırlığı iki türlü ifade edilir : Islak hacim ağırlığı (γm ; hiç kurutulmamış örneklerde) Kuru hacim ağırlığı (γd ; +105 derecede 24 saat kurutulmuş örneklerde) Hacim ağırlığı SI birimler sisteminde g/cm³ ile ifade edilirken ingiliz birimler sisteminde lb/ft³ ile tanımlanır. Hacim ağırlığının aynı zamanda kn/m³ olarak belirtildiği durumlar da vardır. Islak Hacim Ağırlığı (g/cm³) Killi topraklarda en fazla 1.60 Kumlu topraklarda 1.2-1.8 arasında Fazlaca sıkışmış toprakta en fazla 2.0 Kuru hacim Ağırlığı (g/cm³) 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 27

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri Boşluklar Oranı (e): Bir toprak örneğinde katı tanecikler dışındaki toplam hava ve su hacminin katı kısımlar hacmine oranıdır. Bu parametre, toprakta hava ve suyun iyi bir şekilde dağılıp dağılmadığı hakkında fikir verir. Boşluklar oranı bir katsayıdır ve e ile gösterilir. İdeal durumlarda kuramsal olarak, boşluklar oranı bir toprakta 0<e arasında olablirken, gerçekte bu değer, killi topraklarda 0.7 ile 1.1 arasında, kumlu topraklarda ise 0.5-0.8 arasında değişmektedir. Eşitlikte : e Va Vw Vs Vv Vs Va - toprak örneğindeki havanın hacmi (cm 3 ) Vw - toprak örneğindeki suyun hacmi(cm 3 ) Vs toprak örneğindeki katı kısımların hacmi (cm 3 ) Vv toprak örneğindeki boşluklar (hava + su) hacmi (cm 3 ) 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 28

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri Porosite (n): Bir toprak örneğindeki hava ve su hacminden oluşan boşlukların veya gözeneklerin hacminin toplam hacim içerisindeki oranının % olarak tanımlanmış şeklidir. Bu değer n ile gösterilir ve kuramsal olarak standart bir toprakta 0 ile 100 arasında değişmektedir. Bazı kaynaklarda boşluklar hacmi olarak tanımlanan porosite, gerçekte kumlu topraklarda %35-%50, killi topraklarda ise %40-%60 arasındadır. Organik madde miktarının fazlalığı porositeyi etkileyen en önemli faktördür. Diğer yandan toprağın işlenerek kabartılması ile porosite artarken, toprak sıkışıklığı (kompaksiyon) nedeniyle porosite azalmaktadır. Toprakta ortama çapı 60 µ dan büyük olan boşluklara, büyük boşluklar bu değerden küçük olanlara ise küçük boşluklar denilmektedir. Toprağın ortalama %50 oranında boşluklar oranına sahip olması ve bunun en az yarısının büyük, diğer yarısının ise küçük boşluklardan oluşması bitkisel üretimde ideal koşulları oluşturması bakımından önemlidir. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 29

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri n Va Vw V T x100 Vv V T x100 Eşitliklerde : n n 100 e 1 e γd x100 Gs n toprağın porositesi e boşluklar oranı γ d - toprak örneğinin kuru baza göre hacim ağırlığı (g/cm 3 ) Gs tane yoğunluğu Va toprak örneğindeki havanın hacmi (cm 3 ) Vw - toprak örneğindeki suyun hacmi(cm 3 ) V T toprak örneğinin toplam hacmi (cm 3 ) Vv toprak örneğindeki boşluklar (hava + su) hacmi (cm 3 ) 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 30

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri Nem Oranı (%Nem): Bir toprak örneğindeki % nem oranı, topraktaki nem ağırlığının, katı kısımlarının ağırlığına oranının % olarak ifadesidir. Nem oranının belirlenmesi için toprak örneğinin yaş ve kuru ağırlıklarının bilinmesi gerekmektedir Yaş ve kuru ağırlık arasındaki fark nem ağırlığı olduğuna göre, toprak örneği önce yaş olarak tartılır ve daha sonra +105 ºC de 24 saat süreyle kurutma dolabında kurutulmaktadır. Kuru baza göre yapılan bu nem tayinine Gravimetrik yöntem adı verilmektedir. Doğada ortalama olarak %60 oranında nem içeriğine sahip topraklar bulunabilmektedir. Çok kuru topraklarda bile nem oranı %2-3 olabilirken, teorik olarak topraktaki nem oranının en üst sınırı %100 dür. Ne var ki, doğada %100 nem içeriğine sahip toprak bulmak mümkün değildir. Toprak neminin maksimum değerde olması, onun doygun (sature) durumda olması ile eş anlamlıdır. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 31

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri %Nem Ww Ws x100 Gy Gk -1 x100 Eşitlikte : Ww topraktaki nem ağırlığı (yaş ağırlık-kuru ağırlık) (g) Ws toprağın katı kısımlarının ağırlığı (g) Gy toprak örneğinin kurutulmadan önceki ağırlığı (g) Gk toprak örneğinin kurutulduktan sonraki ağırlığı (g) 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 32

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri Saturasyon Derecesi (%S): Bir toprak örneğinin saturasyon derecesi, aynı zamanda doygunluk derecesi ile tanımlanmaktadır. Saturasyon derecesi, topraktaki nem hacminin boşluklar içerisindeki oranının % olarak tanımlanmış şeklidir. Toprak neminin maksimum değerde olması, onun doygun (sature) durumda olması ile eş anlamlıdır. Bir toprağın doygunluk derecesi kuramsal olarak %0 ile %100 arasında değişmektedir. Doygunluk derecesinin %100 olması gözeneklerin tamamının su ile hiç hava kalmayacak şekilde doldurulduğu anlamına gelmektedir. Çok kuru topraklarda saturasyon teorik olarak %0 olmasına rağmen gerçekte en kuru çöl toprağında bile %2-3 nem olduğundan bu değere hiçbir zaman ulaşılamaz. Toprak gözeneklerinin tamamen su ile %100 oranında dolu durumda bulunduğu (doygun) durumda belirlenen hacim ağırlığına doygun hacim ağırlığı denilmektedir. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 33

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri Vw Vv γ w %S x100 γst γd x100 Vv V T Eşitliklerde : S toprağın saturasyon derecesi γ d - toprak örneğinin kuru baza göre hacim ağırlığı (g/cm 3 ) γ st toprağın doygun hacim ağırlığı (g/cm 3 ) γ w saf suyun yoğunluğu (+4º C de) (bu değer 1 e eşittir) Vw - toprak örneğindeki suyun hacmi(cm 3 ) V T toprak örneğinin toplam hacmi (cm 3 ) Vv toprak örneğindeki boşluklar (hava + su) hacmi (cm 3 ) 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 34

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri Toprak penetrometresi Toprak sıkışıklığı (kompaksiyon) Toprağın mekanik bir şekilde istiflenerek tanelerin birbirini daha yakın bulunmasının sağlanmasıdır. Sıkışık topraklarda hava miktarı azalacağından bitkilerin kök gelişimi olumsuz yönde etkilenir. Tarla trafiğinin yoğun olması sonucu toprağın derinliklerinde oluşan sıkışık toprak katmanlarına hardpan veya pulluk tabanı adı verilir. Toprak sıkışıklığı tarla koşullarında penetrometre denilen bir aletle ölçülür. Toprak sıkışıklığı, koni indeksi şeklinde penetrometrenin toprağa bastırıldığında tutağa uygulanan kuvvetin standart konik ucun tabanına oranlanması ile belirlenmektedir. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 35

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 36

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri Örnek-1 Tarla koşullarından alınan ıslak bir toprak örneği 1000 cm³ hacimdeki bir kaba sıkıştırılmış ve ağırlığı kap ile birlikte 1870 g olarak ölçülmüştür. Daha sonra bu örnek, kabı ile birlikte bir kurutma dolabına konarak +105ºC de 24 saat süreyle kurutulmuştur. Toprak örneğinin içinde bulunduğu kap ile birlikte kurutulduktan sonraki ağırlığı 1677 g olarak ölçüldüğüne göre; a)-toprak örneğinin kuru baza göre %Nem oranını, b)-toprağın kuru hacim ağırlığını, c)-toprağın porositesini, d)-topraktaki boşluklar oranını, e)-toprağın doygunluk derecesini, f)-toprağın doygun durumdaki hacim ağırlığını hesaplayınız. 18.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 37

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri 18.10.2012 Verilenler : Yaş ağırlık (Gy) =1870 g Kuru Ağırlık(Gk)=1677 g Örnek hacmi (VT)=1000 cm³ Çözüm : a) Ww %Nem b) γ d 1870 Ww x100 Ws Ws 1677 V 1000 T 1677 193 193 1677 1.68 g x100 g/cm 3 %11.5 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 38

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri 18.10.2012 Verilenler : c)-toprağın tane yoğunluğu 2.66 olarak ve suyun hacim ağırlığı ise 1 g/cm 3 olarak alınırsa, toprağın porositesi 2 şekilde hesaplanabilir : Vs Vv n n Vv V 100 Ws γ Gs V T T w Vs x100 1000 369.5 1000 γd x100 Gs 1677 1 2.66 630.5 x100 100 630.5 1.68 2.66 cm 369.5 %36.9 3 x100 cm 3 %36.9 (1.Yol) (2.Yol) Prof.Dr.Rasim OKURSOY 39

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri 18.10.2012 Verilenler : d)-toprağın boşluklar oranı (e), porosite hesabında olduğu gibi bu problemde iki türlü bulunabilir : e e Vv Vs n 1-n 369.5 0.586 (%58.6) (1.Yol) 630.5 0.3695 x100 %58.6 (2.Yol) 1-0.3695 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 40

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri 18.10.2012 Verilenler : e)-suyun yoğunluğu Gw=1 ve suyun hacim ağırlığı γ w =1 g/cm 3 olarak alınırsa, toprak örneğinin doygunluk derecesi %S şu şekilde hesaplanabilir : Vw %S Ww Gw γ Ww Vv w x100 193 1 1 193 369.5 193 x100 cm 3 %52.2 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 41

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri 18.10.2012 Verilenler : e)-suyun doygun durumdaki hacim ağırlığı ise : γ st γ d γ w Vv V T 1.68 1 369.5 1000 2.04 g/cm 3 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 42

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri 18.10.2012 Problem Bünyesinde %15 oranında nem bulunan bir toprak örneğinin doygunluk derecesi %60 olarak bilindiğine göre; a)toprak örneğinin porositesini ve boşluklar oranını bulunuz. b) Toprağın kuru hacim ağırlığını hesaplayınız. Çözüm : Veriler : %Nem=%15 S=%60 Gs=2.66 ve γw=1 %Nem Gs a) e S e Porosite n 1 e 0.15 2.66 0.60 0.665 1 0.665 0.665 0.399 ( (%66.5) %40) b) γ d γ 1 w Gs e 1 1 0.665 (2.66) 1.60 g/cm 3 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 43

Toprağın Ölçülebilen Fiziksel Parametreleri 18.10.2012 Problem 1.3 : Yüksekliği 10 cm olan içi 20 ºC sıcaklığında su dolu bir ölçü silindirinin içine atılıp homojen şekilde karıştırılan toprak tanelerinin 30 saniye içerisinde çökelen kısmın ortalama çaplarını Stokes yasasına göre belirleyiniz. Çözüm : Veriler : 20ºC sıcaklığındaki saf suyun mutlak viskositesi 0.01 poise dir. (1 poise =0.1N/m 2 ve 1 N=0.102 kg). Diğer yandan, g=980 cm/s 2 Gs=2.66 ve Gw=1 alınırsa, γ d 30 n L Gs - Gw gt 30 0.01 10 2.66 1.0 980 0.5 0.048 cm( 0.5 mm) Prof.Dr.Rasim OKURSOY 44