2. TOPRAKLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ Topraktaki Üç Faz S : Katı W: Sıvı Su A: hava hava Zemin taneleri Faz Diyagramı V t V v +V (V a +V )+V M t M +M 1
Hacim Oranları (1)Boşluk oranı (Voidratio),e,(ondalık olarak unulur, 0.65) Volume of void(vv ) e Volume of olid(v ) (2) Porozite(Poroity), n,(yüzde olarak unulur 100%, 65%) Ve e n V (1+ e) 1+ e (3) Doygunluk derecei (Degreeof Saturation),S,(yüzde olarak unulur100%, 65%) Total volume of void contain ater ( V) S(%) 100 Total volume of void ( V ) Volume of void ( Vv ) n(%) x100 Total volume of oil ample( V ) v t Tipik Değerler Bait kübik (SC), e 0.91, Kübik-tetrahedral (CT), e 0.65, (Lambe and Whitman, 1979) 2
Doygunluk derecei (Degree of aturation),(s) Total volume of void contain ater ( V) S(%) 100 Total volume of void ( V ) v Tümüyle kuru zemin S 0 % Tümüyle doygun zemins 100% Doygun olmayan (kımen doygun zemin) 0% < S < 100% Su içeriği (Water content)() (%) M M W W X 100 Yoğunluk ve birim hacim ağırlık Kütle madde miktarıdır ve evrenin her yerinde aynıdır. Ağırlık kütleye etki eden yerçekimi kuvvetinin büyüklüğüdür.(neton un ikinci yaaıf mg) Heaplamalarda genellikle birim hacim ağırlık tercih edilir. Denity, Unit eight, Ma Volume γ g :accelerati on due to gravity γ g 9.8 m ec Water, γ 9.8 kn 3 m Weight Ma g Volume Volume 2 BİRİM ÇEVİRME G g g γ γ 3
Ağırlık İlişkileri (1)Su içeriği (%) Ma of ater ( M ) (%) x100 Ma of oil olid ( M ) Bazı organik topraklarda >%100, % 500 e kadar ulaşabilir. (2)Suyun yoğunluğu(ıcaklığa bağlı olarak çok az değişir) 3 3 g / cm 1t / m 1 1Mg / m 3 (3) Toprağın yoğunluğu a. Kuru yoğunluk Ma of oil olid(m ) d Total volume of oil ample(v t ) b. Toplam, nemli(doğal) yoğunluk (0%<S<100%, Kımen doygun) Ma of oil ample(m M ) + Total volume of oil ample(v ) c. Doygun yoğunluk(s100%, V a 0) Ma of oil olid+ ater(m+ M ) at Total volume of oil ample(v ) d. Batık (Submerged)(Buoyant) yoğunluk ' at t t Diğer İlişkiler (1) Özgül ağırlık (G ): katı tanelerin ağırlığının katı tanelerin hacmi kadar uyun ağırlığına oranı: G W γ S e G V x γ γ S e G (2) Özgül hacim (Specific volume, V ): toprak hacminin birim katı tane hacmine oranı V V t 1+e n V V e 1+e γ G +S.e 1+e γ 4
Tipik özgül ağırlık değerleri (Lambe and Whitman, 1979) (Goodman, 1989) Faz problemlerinin çözümü Aşağıdaki kuralları unutma: 1. Bait tanımları unutma, e,, S, vd. 2. Faz diyagramını çiz. 3. V 1 veyav t 1olarak kabul et (eğer verilmemiş ie). 4. Bu ilişkiyi çoğu kez dene; Se ve/veya Se G γ G +S.e 1+e γ 5
Kıvam Limitleri(Atterberg Limitleri) ve Kıvamlılık İndileri Kıvam Limitleri İnce taneli zeminlerde uyun varlığı mühendilik davranışını doğrudan etkiler. Bu etkileri tanımlayan referan indeklere gerekinim vardır. Toprak zemin-u karışımı Su içeriği artııyor Kuru toprak Sıvı (Liquid) durum Platik (Platic) durum Yarıkatı (Semiolid) durum Katı (olid) durum Likit (Liquid) Limiti, LL Platik Limiti, PL Büzülme (Shrinkage) Limiti, SL 6
Likit (Liquid) Limit-LL Caagrande Yöntemi (ASTM D4318-95a) Prof.Caagrande,teti tandartlaştırmıştır. Konik penetrometre(cone Penetrometer) Yöntemi (BS 1377: Part 2: 1990:4.3) Bu yöntem the Tranport and Road Reearch Laboratory, UKtarafından geliştirilmiştir. Caagrande Yöntemi Alet N25 düşüm Kapanma boyu 12.7mm (0.5 in) (Holtz and Kovac, 1981) TANIM: 25 düşüm ile kapanma boyunun 0.5 inch (12.7mm) e ulaştığı andaki u içeriği 7
Caagrande Yöntemi Çok noktalı grafikel çözüm N Da, 1998 Caagrande Yöntemi Tek noktalı çözüm Akış eğriinin eğimi abit kabul edilir. Eğim 767 liquid limit tet ile belirlemiştir. Sınırlamalar: β ampirik katayıı her zaman 0.121 olmayabilir. Düşüm ayıının 20 ile 30 araındaki değerleri için daha iyi onuç alınır. N LL n 25 N number of blo n tanβ 0.121 tanβ correponding moiture content 8
Konik Penetrometre (Cone Penetrometer) Yöntemi Alet Tranport and Road Reearch Laboratory. (Head, 1992) Konik Penetrometre Yöntemi Çok noktalı çözüm Konik penetrayonu (mm) 20 mm LL Su içeriği, (%) 9
Karşılaştırma LL < 100 için onuçlar uyumludur. Littleton and Farmilo, 1977 (from Head, 1992) 10
Platik Limit-PL (Holtz and Kovac, 1981) Ovularak ilindirik şekle getirilen toprak zemin örneğinin 3.2 mm çapa eriştiğinde kılcal enine çatlamalar gözleniyor ie, bu örneğin u içeriği PL dir. ASTM D4318-95a, BS1377: Part 2:1990:5.3 11
Büzülme (Shrinkage) Limit-SL SL TANIM: Kurumaya bağlı olarak hacimel küçülmenin durduğu andaki u içeriği SL dir. (Da, 1998) Büzülme Limiti-SL (Cont.) Toprak hacmi: V i Toprak kütlei: M 1 Toprak hacmi: V f Toprak kütlei: M 2 (Da, 1998) SL (%) (%) i M1 M M2 2 Vi Vf (100) M 2 ( )(100) 12
Kıvam limitleri için tipik değerler (Mitchell, 1993) İndiler PI Platiite(Platicity) indeki, PI Platik durumun geçerli olduğu u içeriği aralığını ifade eder. PI LL PL Liquid State Platic State Semiolid State Solid State C B A Liquid Limit, LL Platic Limit, PL Shrinkage Limit, SL Sıvılık (Liquidity) indeki, LI Doğal nem içeriğine göre zemin davranışını yorumlayan bir inditir. PL PL LI PI LL PL i the ater content LI <0 (A), makalanınca kırılır. 0<LI<1 (B), makalanınca platik davranır LI >1 (C), makalanınca ıvı olarak davranır. 13
İndiler Aktivite (Activity)indeki(Skempton, 1953) PI A % Kil yüzdei(ağırlıkça) Kilyüzdei :< 0.002 mm Normal killer: 0.75<A<1.25 Aktif olamayan killer: A<0.75 Aktif killer: A> 1.25 Yükek aktivite: Ilanınca yükek hacim değişimi, Kuruyunca yükek büzülme oranı Mitchell, 1993 AMAÇ Kıvam limitlerini etkileyen kilin miktarı ve türünü yorumlamayı amaçlar. 14