Zeminlerde Karşılaşılan Mühendislik Problemleri | 1

Zeminlerde Karşılaşılan Mühendislik Problemleri

Zemin, genel itibariyle kayaların çevre koşulları etkisi altında, ayrışması ve parçalanması sonucu meydana gelen, hetorojen ve izotrop olmayan malzeme olarak tanımlanmaktadır. Kayalarda meydana gelen bu ayrışma, mekanik ve kimyasal olarak iki farklı grup içinde düşünülebilir.

Isı farklılıkları, don, rüzgar, su ve bitki köklerinin etkisi gibi fiziksel nedenler mekanik ayrışma meydana gelmesine sebep olurken, kayaların içinde yer alan bazı yarı duraylı mineraller ise kimyasal ayrışmaya neden olurlar. Yarı duraylı bu minerallerin sebep olduğu bu kimyasal ayrışma sonucunda bir takım ikincil mineraller oluşmaktadır. Sonuç olarak farklı etkenlerle kayaların parçalanması veya ayrışması sonucu boşluk, su ve danelerden oluşan yapılar zemin adı verilen malzemeyi oluşturmaktadır.

Zeminler içerdikleri dane yapısına, boşluk miktarına ve su içeriklerine bağlı olarak belirli mühendislik özelliklerine sahiptirler. Bu özelliklerin yetersiz olması veya fazla olması zeminlerde mühendislik problemlerini oluşturmaktadır (Şekil 1). Zeminlerde karşılaşılan başlıca mühendislik problemleri:

  • taşıma gücü yetersizliği
  • kayma mukavemetinin aşılması
  • oturma
  • sıvılaşma
  • kabarma-donma-çözünme
  • geçirimlilik
  • yüksek şekil değiştirmelere bağlı meydana gelen göçme olarak sıralanabilmektedir.
zeminlerde karşılaşılan mühendislik problemleri
Şekil 1. Zeminlerde karşılaşılan mühendislik problemleri

Bu yazı içeriğim zemin iyileştirme yöntemlerine giriş niteliğinde, zeminlerde meydana gelen bu problemleri basit bir şekilde açıklamaya çalışacağım.

Taşıma Gücü Yetersizliği

Yapıdan gelen yükün, zemin katmanlarında kırılma ve göçme yaratmadan taşıyabildiği (zemin mukavemeti aşılmadan) maksimum basınç, taşıma gücü olarak tanımlanabilmektedir. Temel taşıma gücü mekanizması Şekil 2 de gösterilmiştir.

Zeminlerin mukavemeti, zemin içerisindeki kil ve silt içeriğine, danelerin şekline ve granülometre dağılımına bağlı olarak artmakta veya azalmaktadır. Taşıma gücünün az olması yapıdan gelen yüklerin taşınmamasına, zeminde göçme ile birlikte büyük şekil değiştirmelerin oluşmasına sebep olabilmektedir. Bu durumda zemin iyileştirme yöntemlerini ortaya çıkaran ana etkenlerden biridir.

Şekil 2. Taşıma gücü mekanizması

Zemin Kayma Mukavemetinin Aşılması

Zeminde göçme meydana gelmeden, zeminin karşı koyabileceği en büyük kayma gerilmesi değeri zeminin kayma mukavemeti olarak tanımlanır. Zemin kayma mukavemetinin zeminin kayma mukavemeti açısına ve kohezyon değerine bağlıdır. Kohezyon en basit tabiri ile zeminin yapışma direnci olarak tanımlanmakta, kayma mukavemeti açısı ise daneler arasındaki sürtünme direnci olarak tanımlanmaktadır.

Zemin kayma mukavemetinin düşük olması, gelen dış etkiler altında zeminde göçme meydana gelmesine sebep olabilmekte ve aynı zamanda zemin taşıma gücünün de düşük olduğunu göstermektedir. Zemin kayma direncine ait örnek bir görsel Şekil 3 de gösterilmiştir.

Şekil 3. Zemin kayma direnci

Oturmaya Bağlı Şekil Değiştirme Problemleri

Zeminler dane ve boşluklardan oluşmaktadır. Zemin içindeki boşluk yapısı su ve havadan oluşmaktadır. Boşlukların tamamının su ile dolu olması durumunda meydana gelen konsolidasyon oturması, zeminde önemli problemlere yol açmaktadır. Konsolidasyon oturması zamana bağlı olarak değişmekte ve ince daneli zeminlerde çok uzun sürmektedir. Konsolidasyon tamamlanıncaya kadar zeminlerde ilk olarak boşluk suyu basınçlarında bir artış görülmektedir. Boşluk suyu basıncının artması ile zemin efektif gerilmesi azalmakta taşıma gücü düşmektedir. Aynı zamanda zeminde meydana gelen oturmaların farklı olması üst yapı içinde büyük sorunlar ortaya çıkartmaktadır. Oturmayı gösteren örnek bir görsel Şekil 4 de gösterilmiştir.

Şekil 4. Zeminde meydana gelen oturma

Sıvılaşma Problemi

Suya doygun, gevşek granüler zeminlerde dinamik veya titreşimli yükler altında meydana gelen boşluk suyu basınçlarının artması ile zeminin sıvı gibi davranması olayı sıvılaşma olarak tanımlanmaktadır. Sıvılaşma (Şekil 5) problemi de zemin iyileştirme yöntemlerinin geliştirilmesinde ana etkenlerden biridir. Sıvılaşma sonucunda zemin taşıma gücü azalır, zeminde yüksek şekil değiştirmelere bağlı göçme meydana gelir.

zeminlerde karşılaşılan mühendislik problemleri
Şekil 5. Zeminde meydana gelen sıvılaşma

Kabarma-Donma-Çözünme Problemleri

İnce daneli zeminlerin bünyelerinde su tutarak göstermiş oldukları kabarma reaksiyonu ile zeminlerde boşluk suyu basıncı artması zemin mukavemetinin azalmasına sebep olmaktadır. Zemin boşluklarındaki suyun donması geçici olarak zemin mukavemetini arttırmasına rağmen, donun çözülmesi ile zeminlerde gevşeme meydana gelmektedir. Meydana gelen bu gevşemede diğer mühendislik problemleri olan oturma, taşıma gücü, sıvılaşmaya sebep olabilmektedir. Zeminlerde meydana gelen donma çözünme etkisi sonrasında yolda meydana gelen hasarı gösteren örnek bir görsel Şekil 6 da gösterilmiştir.

zeminlerde karşılaşılan mühendislik problemleri
Şekil 6. Donma-çözünme sonrası meydana gelen hasar

Geçirimlilik Problemi

Zemin daneleri arasındaki su hareketini ifade eden geçirimlilik, zemin boşluk yapısına bağlı olarak farklı değerler almaktadır. Yapılacak olan zemin yapısına göre, ortamda bulunan malzemenin geçirimli veya geçirimsiz olması zemin yapılarında yıkılma, devrilme ve göçmeye neden olan mühendislik problemlerini oluşturabilmektedir. Su hareketine bağlı olarak kum tanelerinin de su ile birlikte hareket etmesi sonucu meydana gelen kaynama (Şekil 7) da bir geçirimlilik problemini oluşturmaktadır.

zeminlerde karşılaşılan mühendislik problemleri
Şekil 7. Kaynama

Yüksek Şekil Değiştirme

Zeminlerde mukavemet kaybının yanında meydana gelen yüksek şekil değiştirmelerde mühendislik problemlerini oluşturmaktadır.

Zemin ortamında meydana gelen tüm mühendislik problemleri sorunun sebebi bilindikten sonra gerekli zemin iyileştirme yöntemleri ile çözülebilmektedir.

Yazı içeriğimde genel anlamda zeminde meydana gelen mühendislik problemlerine değinmeye çalıştım. Okuduğunuz için teşekkür ederim. Eklemek istediğiniz kısımlar olursa yorum kısmından ulaşabilirsiniz.

Sevgiyle Kalın 🙂

No Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir