Zemin Endeks Özellikleri | Makale 2

Zemin Endeks Özellikleri

Zemin mekaniği, geoteknik denilince akla gelen en önemli alanlardan biridir. Zemin mekaniği konularına giriş yapmadan önce zemin kelimesini tanımlamak ve anlamak gerekmektedir. Zemin, en genel tabiri ile kayaçların fiziksel parçalanması ve/veya kimyasal ayrışması sonucunda oluşan malzeme olarak tanımlanmaktadır. Bu tanıma ek olarak zemini 1 MPa’dan daha düşük dayanıma sahip malzeme veya blok boyutundan çok küçük partikül boyutuna kadar değişken malzeme olarak da ifade edebiliriz (http://yunus.hacettepe.edu.tr/~adil/fiziksel.pdf).

Zeminler dane, boşluk ve sudan oluşmaktadır. Bu yazımda dane, boşluk ve suya bağlı olarak belirlenen zemin endeks özelliklerine açıklayıcı bir şekilde değineceğim.

Zemin endeks özellikleri zemin dane ve kütle özellikleri olmak üzere iki kısımda incelenmektedir. Zemin endeks özelliklerinden dane özellikleri dane şekli (biçimi), dane çapı (boyutu) ve dane mineralojik özelliklerini, zemin kütle özellikleri ise dane su ve hava içeriğine bağlı hacim ve kütle oranı, zemin dokusu, zemin kıvamı gibi özellikleri içermektedir.

Zemin dane özellikleri

Zemin dane özelliklerini belirlemek zemin sınıflandırılması, zeminde oluşabilecek sorunlara karşı çözümler, kıvam limitleri ve diğer zemin mekaniği konularının anlaşılmasında önemli bir yere sahiptir.

Dane şekli (biçimi): Ayrışma veya parçalanma sonucunda oluşan zemin daneleri köşeli, yarı köşeli, yarı yuvarlak ve yuvarlak olmak üzere dört farklı şekilden oluşmaktadır (Şekil 1). Dane şeklinin bilinmesi zeminin dayanım, permeabilite, sıkışabilirlik gibi mekanik özelliklerinin belirlemek için önemlidir. Örnek olarak kumlu bir zeminin titreşimli zemin iyileştirme yöntemleri ile sıkıştırılmasında dane şekli gerekli relatif sıkılığa ulaşmada önemli bir rol oynamaktadır.

zemin endeks özellikleri
Şekil 1. Zemin endeks özellikleri dane şekilleri

Dane çapı (boyutu): Zemin sınıflandırılmasındaki en temel ayrım dane çapına göre yapılır. Dane boyutlarına göre malzemeler farklı isimler almaktadır. Yaygın olarak kullanılan üç farklı standart için dane boyutlarına göre zemin isimleri Tablo 1’de verilmiştir. Tabloda TS, Türk standartlarını, ASTM (American Society for Testing Meterials) Amerika test ve meteryal topluluğunu, BS (British Standart) İngiliz standartını ifade etmektedir.

Tablo 1. Zemin dane boyutuna göre sınıflandırma

Dane mineralojisi: Zemin sınıfına ve malzeme durumuna bağlı olan mineraloji özellikle ince daneli zeminlerde malzeme sertliğinin (kıvam limitlerinin) belirlenmesinde büyük öneme sahiptir. Killi bir zemindeki kilin mineralojik özelliği o zemindeki şişme potansiyeli, suya doygunluğu, dayanımı gibi bir çok farklı durumu etkilemektedir. Killerin mineralojisine ait tüm bilgiler detaylı olarak killerin oluşumu ve mineralojisi yazımda anlatılacaktır.

Zemin kütle özellikleri

Zemini oluşturan dane, su ve hava miktarına bağlı olan zemin kütle özelliklerinin başlıcaları:

  • su muhtevası (w)
  • porozite (n)
  • boşluk oranı (e)
  • birim hacim ağırlık ()
  • doygunluk derecesi (S)
  • relatif sıkılık ()’tır.

Zemin kütle özelliklerinin belirlenmesinde faz diyagramları kullanılmaktadır. Faz diyagramı, zemin iskeletinin içinde var olan dane su ve havanın yer aldığı idealize diyagramdır. Örnek bir faz diyagramı Şekil 2’de gösterilmiştir.

Şekil 2. Örnek faz diyagramı

Su muhtevası (w): Zemin kütle oranı olan su muhtevası zemin içerisindeki su kütlesinin katı kütlesine oranı olarak tanımlanmaktadır. Yüzdesel olarak ifade edilir.

Porozite (n): Zemin hacim oranı olan porozite zemin içerisindeki toplam boşluk hacminin, tüm hacme oranı olarak tanımlanmaktadır.

Boşluk oranı (e): Zemin içerisindeki toplam boşluk hacminin, katı hacmine oranı olarak tanımlanmaktadır.

Birim hacim ağırlık (): Herhangi bir malzemenin toplam ağırlığının toplam hacme oranı olarak tanımlanmaktadır. Kuru, doygun ve batık birim hacim ağırlık eşitlikleri aşağıda verilmiştir. Doygun birim hacim ağırlık zemin boşluklarının tamamen su ile dolu olması durumundaki değerdir. Batık birim hacim ağırlık ise yer altı suyu altındaki zeminlerde doygun birim hacim ağırlık değerinden suyun birim hacim ağırlık değerinin çıkartılması ile elde edilen değerdir. Birim hacim ağırlık: Kuru birim hacim ağırlık: Doygun birim hacim ağırlık: Batık birim hacim ağırlık:

Doygunluk derecesi (S): Su hacminin toplam boşluk hacmine oranı olarak tanımlanmaktadır. Yüzdesel olarak ifade edilir.

Relatif sıkılık (): İri daneli zeminlerin sıkılık derecesini tanımlamakta kullanılmaktadır. Sıkılık değerine bağlı olarak zeminlerin türü Tablo 2’de gösterilmiştir.

Tablo 2. Zemin relatif sıkılık aralıkları

Özgül ağırlık (G): Zemin danelerinin hava ve su bulunmayan kısmının birim hacimdeki miktarına özgül ağırlık denir. Zeminler için özgül ağırlık 2.65 ile 2.85 arasında değişmektedir. Fakat zemin organik madde içeriğine bağlı olarak bu değer 2’nin altına düşebilmektedir.

Zemin kütle özellikleri iki farklı kabul yöntemi ile bulunabilmektedir. İlk durum Şekil 3’de sol tarafta gösterilen toplam hacmin 1 olduğu, ikinci durum ise sağ tarafta katı hacminin 1 kabul edilmesidir.

Şekil 3. Zemin kütle özellikleri faz diyagramı

Zemin dane ve kütle özelliklerini incelediğimiz bu yazıdan sonra, bir sonraki yazım zemin sınıflandırması ve kompaksiyon yazılarıma geçiş yapabilirsiniz.

Sevgiyle kalın 🙂

No Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir