Çevre Geotekniği Geoteknik mühendisligi açısından saha seçimi Atıkların ve zeminlerin geoteknik indeks özellikleri
HAZIRLAYAN VE SUNAN GÖRKEM GÜNAYDIN BÜSRA DURSUN DAMLA KAYA Dersin sorumlusu Yrd. Doç. Dr. Ahmet şenol
Geoteknik Mühendisligi Açısından Saha Seçimi Geoteknik mühendisliği nedir? Geoteknik mühendisliği, inşaat mühendisliği yapılarının dayandıkları veya içinde yer aldıkları zemin veya kaya ortamı ile etkileşimlerini konu alan İnşaat mühendisliği disiplinidir. Geoteknik mühendisliği uygulamalarının tasarımı ve sorunlarının değerlendirilmesi için yeterli bir zemin mekaniği ve temel inşaatı bilgisine sahip olmak gereklidir.
Seçilecek alanların geoteknik açıdan ön incelenmesi amacı ile çöp depolama alanının; Jeolojisi, [Dünyanın katı maddesini, içeriğini, yapısını, fiziksel özelliklerini inceleyen bilim dalıdır.] Hidrojeolojisi, [Yer yüzeyinin altında bulunan suları konu alan bilim dalı.] Topografyası, [Bir arazi yüzeyinin tabii veya suni ayrıntılarının meydana getirdiği şekil.] Jeomorfolojisi, [Yerin yüzey şekillerinin tanımlanmasını ve oluşum süreçlerini açıklayan bilim dalı.] Kaplama malzemesinin özellikleri, Çevresel konular, Toprak mülkiyeti, Tarım topraklarına ve şehir merkezine uzak-yakın olması
Depolama Sahaları Çeşitleri Hafriyat ve yıkım artıkları için kullanılan depolama sahaları Evsel atık depolama sahaları Tıbbi ve Tehlikeli atıklar için kullanılan depolama sahaları
Depolama Sahasının Ölçüleri Aşağıdaki Parametrelere Bağlıdır: Sahanın kullanım amacı/yararı, Gerçekte depolanan atığın miktar ve özellikleri, Depolanacak atıkların miktarının tahmini ve özellikleri, Dolgu derinliği, Maksimum dolgu yüksekliği, Sahanın işletilmesi ile ilgili uygulama, Ofisler, garaj, tamir/bakım atölyeleri, park, ambar, taban / örtü toprağı için gerekli olan alanlar, Kazılmış doldurulmuş eğimlerin yük seçimi.
Düzenli Depolama Sahasının Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler 1. Düzenli depolama tasarımının genel şartları 2. Düzenli depolamaya kabul edilmeyecek atıklar 3. Düzenli depolama için uygun araziler 4. Düzenli depolama için uygun olmayan yerler
1)Düzenli depolama tasarımının genel şartları Düzenli depolama sahalarının sayısı kontrol ve ekonomi açısından az olmalıdır. Depolamada, heyelana yol açabilecek uygulamalardan kaçınılmalı, evlerden gelmiş katı atık tabakalarının üzerinde heyelana sebep olacak şekilde kül ve cüruf yığılmamalıdır. Yer altı sularının kirlenmesini kontrol için depolama alanı çevresinde kontrol kuyuları açılmalıdır.
Depolama sahalarına ulaşan dış yollar ile depo içinde son depolama noktasına kadar ulaşan bütün yollar her türlü hava şartlarında ve kış mevsiminde bile araç trafiğine elverişli olmalıdır. Düzenli deponun tabanında; A) Drenaj boruları Taban Tip İzolasyon Kesiti
B) Kil ve/veya geomembrandan oluşan sızdırmazlık tabakaları bulunmalıdır.
Depo gazlarının derlenmesi için tabandan başlamak üzere düşey gaz derleme boruları döşenmeli, gazların uzaklaştırılmasında pasif veya aktif yöntemler kullanılmalıdır. Gaz depolama sistemleri
Eğimli arazilerde depolama halinde depolamaya düşük kotlu yerlerden başlanmalı, böylelikle dolgu eğimlerinin fazla olması gibi çöp kaymasına yol açacak uygulamalardan kaçınılmalıdır. Deponun üst yüzeyinin eğimi %1-2 civarında olmalıdır. Üst yüzey eğimi ve topografyası, suyu yüzeyden uzaklaştırabilmeli ama erozyona neden olmamalıdır. Çöp üzerindeki örtü tabakası suyu geçirmeyen katmanlardan oluşmalıdır. Geomembran
Depo sahasına girişte bekçi kulübesi ve kantar bulunmalıdır. Depo sahası içinde saha büyüklüğüne uygun şekilde işletme odası veya binası ile iş makinalarına ait bir sundurma veya tamir atölyesi bulunan garaj yer almalıdır. Depolama sahası çevresinde yapılacak hendeklerle drenaj sağlanmalıdır. Depolama sahası etrafı bir çitle çevrilmeli ve içeriye giriş kontrol altında tutulmalıdır. Düzenli deponun dolan ve son seviyesine ulaşmış kısımlarında yeşillendirme ve ağaçlandırma yapılmalıdır. Depolama sahasında çöp dökme yerini terk eden araçların tekerlekleri saha içinde yıkanmalı, hem saha içi hem saha dışı yollar çöplerle ve çamurla kirlenmemelidir.
Alt yapı tesisleri, su, elektrik, iletişim imkanları, atık su ve sızıntı suyu arıtma tesisleri mevcut olmalıdır. Karasuya 572 Bin Liralık Su Arıtma Tesisi
2) Düzenli depolamaya kabul edilmeyecek atıklar
3) Düzenli depolama için uygun araziler Kurak, tuzlu, çorak ve düşük verimli araziler Çok az ürün veren topraklar İçinde su olmayan maden, taş, kum, çakıl ve kil ocakları Maden ocakları üzerinde zamanla ortaya çıkan ve üzerine inşaat yapılamayan çöküntü arazileri Yamaçlar (Yamaç eğimi 1/3 den fazla olmamalıdır.) Büyük ulaşım yollarının bağlantı yerleri arasında kalan boş alanlar Yer altı suyunu kirlenme açısından tehdit etmeyen yerler Deniz kenarında, çorak, ekime elverişsiz, zaman zaman deniz altında kalabilen yerler Taşkın sahaları dışındaki yerler
4) Düzenli depolama için uygun olmayan yerler İçme, kullanma ve sulama suyu temin edilen yeraltı ve yerüstü sularını koruma bölgeleri sınırları içerisinde yer alan bölgeler Deprem bölgesinde fay hattı üzerinde Sel ve taşkın tehlikesinin yüksek olduğu bölgelerde Heyelan ve çığ tehlikesi olan bölgelerde Bataklık bölgelerinde Konutlara 1000, havaalanlarına 3000 m den yakın olan yerler Depolama yerinden geçen hakim rüzgarların altında kaldığı yerler 40 yıl boyunca imara açılmayacak yerler
SAHA TASARIMINDA YAPILMASI GEREKEN ANALİZLER Eleman Saha tabanı Şevler Kaplama Geosentetik kaplama ankraj Süzüntü suyu kaplama sistemi Katı atık Üst saha örtüsü Gaz toplama ve uzaklaştırma sistemi Tasarım Oturma Taban stabilitesi Şev stabilitesi Mukavemet Durabilite Kimyasallara karşı dayanıklılık Hidrolik özellikler Çekme dayanımı Drenaj ortamı Toplama borularının boyutu Toplama sistemi Eğimi Taban oturmasının etkisi Mekanik stabilite Taşıma gücü Hidrolik özellikler Oturma problemi Toplama borularının boyutu Atıkta meydana gelen oturma
Zeminlerin belirli standart sistemlere göre sınıflandırılmasını sağlayan ve mühendislik özellikleri hakkında önemli ipuçları veren özelliklerine endeks özellikleri denir. Zeminlerin endeks özellikleri ise genelde Dane Özellikleri ve Kütle Özellikleri başlıkları altında incelenmektedir. Dane özellikleri, zemini oluşturan katı tanelerin boyutları, biçimleri, yoğunlukları ve mineralojik özellikleri kapsamaktadır. Kütle özellikleri ise zemini oluşturan katı, sıvı ve gaz kısımların birbirine göre hacim veya ağırlık oranları, zeminin kıvamı ve içyapısı gibi konuları kapsamaktadır.
Zemin daneleri, büyükten küçüğe doğru, çakıl-kum-silt-kil olmak üzere dört ana gruba ayrılmaktadır. Bilindiği üzere kum, çakıl gibi zeminler kohezyonsuz, silt ve killi zeminler ise kohezyonlu zeminlerdir. Bir zemin kütlesi, katı daneler ve bunların arasındaki boşluklardan oluşmaktadır. Boşluklar ise tamamen veya kısmen su ile dolu olabilmektedir. Dolayısıyla, zeminler üç değişik fazda malzemenin bir arada bulunduğu (katı, sıvı ve gaz) bir sistem oluşturmaktadır. Zemini oluşturan bu öğeler ağırlık ve hacimleriyle temsil edilirler. Bu durumda, yapılacak ilk işlem hacim ve kütle arasındaki bağıntıları tespit etmektir.
Bir zeminde çevre koşullarına bağlı olarak danelerle birlikte su, hava veya bunlardan her ikisi birlikte bulunabilir. Bu öğelerin oranları zeminlerin tüm özelliklerini etkileyebildiği gibi değerlerine bakarak zeminin türü ve olası davranışlarını tahmin etmek de mümkündür. Zeminin kütle özellikleri arasında; su muhtevası, boşluk oranı, porozite, zeminin toplam (tabii) yoğunluğu, tane birim hacim ağırlık, rölatif sıkılık, suya doygunluk derecesi, zeminin suya doygun yoğunluğu, incelenmektedir.
Bir toplulukta oluşan katı atıklar Kaynak Katı Atıkların oluşturulduğu mekanlar Katı Atık çeşitler Evsel Atıklar Ticari Atıklar Kurumsal Atıklar İnşaat Atıklar Belediye Hizmetleri Arıtma İşlemleri Endüstriyel Atıklar Tek veya aile şeklinde yaşanan apartman veya villa tarzı yapılar Depo, restoran, market, ofis, otel, araç tamiri yapan servisler Okul, hastane, hapishane, hükümete ait binalar,işyerleri Yeni inşaat sahaları, yıkılan veya tamir edilen bina, yol,köprü, kaldırım Cadde temizleme, peyzaj,park ve bahçeler Su, çöp suyu, endüstriyel işlemler artıma tesisleri Fabrika, İmalathane, rafineri, enerji santralleri Yemek, kağıt, karton, plastik, tekstil,deri, bahçe Kağıt, karton, plastik, ahşap, yemek artığı, metal Kağıt, karton, plastik, ahşap, yemek artığı, metal Ahşap, demir, beton Çöp, süprüntü, ağaç parçacıkları, park ve bahçe çöpleri Tortu, çamur Endüstriyel ürün atıklar, yemek atıkları, küller Tarımsal Atıklar Bağ-bahçe, tarla, bostan Bozulmuş yemek artıkları, tarımsal katı atıklar
Evsel Katı Atıkların Mühendislik Özellikleri; Porozite, Su Muhtevası, Birim Hacim Ağırlık, Alan Kapasitesi, Mukavemet ve Sıkışabilirlik, Permeabilitedir. 1) Porozite : %100 doygunlukta; dane içerisindeki su hacminin, toplam dane hacmine oranıdır. 2) Su Muhtevası : Dane içerisinde bulunan suyun ağırlığının, dane ağırlığına oranıdır. Evsel katı atıklarda bu oran; hava koşulları, çöp bileşim oranları ve mevsimsel olarak %15 %40 aralığında değişmektedir
3) Permeabilite : Atıkların sıvıların geçebilmesine karşı elverişliliği, geçirimlilik. Katı atığın permeabilitesinin hesaplanmasında laboratuar deneyleri yerine arazi deneyleri tercih edilir. Arazide pompalama deneyleri sonucunda daha doğru değerlere ulaşmaktadır. Yapılan çalışmalarda özetlemek gerekirse; γ birim hacim ağırlığı 7 8 kn/m3 lük numunelerde ortalama k permeabilite 5x10-5 m/s önerilmektedir. Genel olarak evsel katı atıkların permeabilitesi 1x10-5 m/s olarak almak hesaplar için uygun sonuçlar vermektedir.
Birim Hacim Ağırlık : Evsel katı atıkların birim hacim ağırlıkları; içerikleri, ayrışma dereceleri, yerleştirme sırasındaki tabaka kalınlığı, sıkıştırılma miktarları, katı atık sahasının toplam derinliği, numunenin alındığı derinlik vb. durumlara göre değişken değerler almaktadır. Katı atığın birim hacim ağırlıkları bu değişkenlere bağlı olarak tabloda görülmektedir.
Evsel katı atıkların birim hacim ağırlığının bilinmesi, çöp sahası analizleri; statik ve dinamik şev stabilitesi hesapları, geomembranlara gelen zımbalama kuvvetleri, drenaj borularına gelen kuvvetler ve çatlatma etkileri ve çöp sahasının belli bir süre sonra oturmasıyla birlikte saha depolama kapasitesi tahminleri açısından önemlidir. Birim hacim ağırlığı; doğrudan gerilmelere etkimektedir. Bu gerilmeler katı atığın alt kısmındaki kil-geosentetik tabakaya doğrudan etkimektedir. Ayrıca birim hacim ağırlığı sismik analizler için de önemlidir. Kayma dalgası hızı ve kayma modülünün belirlenmesinde etkilidir.
SORULAR 1) Seçilecek alanların geoteknik açıdan ön incelemesi amacıyla çöp depolama alanının hangi özelliklere dikkat edilmesi gerekmektedir? Jeolojisi, Hidrojeolojisi, Topografyası, Jeomorfolojisi, Kaplama malzemesinin özellikleri, Çevresel konular, Toprak mülkiyeti, Tarım topraklarına ve şehir merkezine uzak-yakın olması
2) Düzenli depolama tasarımının genel şartlarından 5 tanesini yazınız. Deponun üst yüzey eğiminin %1-2 civarında olması gerekmektedir. Depolama sahası çevresinde yapılacak hendeklerle drenaj sağlanmalıdır. Eğimli arazilerde depolama halinde depolamaya düşük kotlu yerlerden başlanmalıdır. Çöp üzerindeki örtü tabakası suyu geçirmeyen cinsten olmalıdır. Düzenli deponun tabanında drenaj boruları-kil veya geomembrandan oluşan sızdırmazlık tabakaları bulunmalıdır.
3) Düzenli depolama için uygun olmayan yerlerden 5 tanesini yazınız. 40 yıl boyunca imara açılmayacak yerler, Konutlara 1000m hava alanlarına 3000m den yakın olan bölgeler, Heyelan ve çığ tehlikesi olan bölgeler, Deprem bölgesinde, fay hattı üzerinde Bataklık bölgelerinde
4) Depolama sahaları çeşitleri nelerdir? Hafriyat ve yıkım artıkları için kullanılan depolama sahaları Evsel atık depolama sahaları Tıbbi ve tehlikeli atıklar için kullanılan depolama sahaları
5) Katı atıkların endeks özellikleri nelerdir? Porozite, Su Muhtevası, Birim Hacim Ağırlık, Alan Kapasitesi, Mukavemet ve Sıkışabilirlik, Permeabilitedir.