Zeminin Basınç-Deformasyon İlişkisini Belirlemede “Menard Presiyometre” Deneyi

0
399
- Advertisement -

Presiyometre deneyi, temel altı zemin özelliklerini belirleyen kuyu içi yükleme deneylerinden birisidir. Bu deneyde temel fikir, zeminin basınç-deformasyon ilişkilerini ölçmek için zeminde açılan silindirik bir boşluğun genişletilmesidir. Zeminin deformasyon anlayışı, 1930’lu yıllarda, Alman araştırmacı Koegler tarafından ortaya konmasına rağmen, presiyometrenin bulunuşu 1950 ortalarına rastlar. Bu tarihlerde Dr. Mr. Louis Menard adlı bir araştırmacı, presiyometre deney aletini icat etmiştir. 1960’lı yılların başlarında da presiyometre cihazlarını imal etmeye başlamıştır (Baquelin vd., 1978).

Ülkemizde ilk presiyometre deneyleri 1969 yılında Devlet Su İşleri (DSİ) tarafından Menard firmasından alınan G-tipi presiyometrenin kullanımıyla başlamıştır (Erdoğan, 1980). 1980’li yılların başlarında da GA-tipi presiyometre Elektrik İşleri Etüt İdaresi (EİEİ) tarafından kullanılmaya başlamıştır. Presiyometre deneyi, çok yumuşak zeminlerden, basınç dayanımı 20 MPa’ya kadar olan zeminlere kadar oldukça geniş bir aralıkta yer alan zeminler için uygulanabilmektedir. Çizelge 1’de presiyometrenin uygulanabileceği dayanım sınırına bir yaklaşım yapılmıştır. Süreksizlik yüzeylerinin tek eksenli sıkışma dayanımına ve arazi tanımlamalarına göre sınıflandırıldığı tabloda zayıf kaya sınırı presiyometre deneyinin uygulanabileceği sınır olarak kabul edilebilir (ISRM, 1981).

Başarılı bir Menard presiyometre deneyi için sondaj kuyusunun uygun çapta açılması gerekir. Kuyu çapının uygun olmaması nedeniyle deney sonrasında çizilen deney eğrilerinin çoğunun başarılı olmayacağı Marnawski (2004)’te belirtilmiştir. Menard presiyometre deneyi verilerinin, diğer yerinde deney verileriyle karşılaştırılarak görgül (ampirik) eşitliklerin belirlenmesi konulu makaleler literatürde yaygındır (Yağız vd., 2008; Bozbey ve Togrol, 2009; Kayabaşı, 2012). Ülkemizdeki 13 ayrı bölgede, farklı derinliklerdeki kil zeminlerde yapılan 65 adet presiyometre deneyi ve bu deneylerin taşıma gücü değerleri arasındaki değişimler Agan (2011) tarafından çalışılmıştır. Araştırmacı, killerin taşıma gücüne yönelik görgül bir eşitlik geliştirmiştir. Presiyometre deneyi, heyelan duraylılıkları ve geriye dönük analiz çalışmalarında da veri toplamak için kullanılmaktadır (Işık vd., 2008). Menard presiyometre deneyi ile hesaplanan taşıma gücü ve oturma değerlerinin diğer yaygın eşitliklerle karşılaştırılmasını Kayabaşı ve Gökçeoğlu, (2012) Mersin arıtma tesisi temel araştırmaları verileriyle yapmıştır. Bu çalışmada, presiyometre ile hesaplanan oturma değerinin anlık oturmaya yakınlığına dikkat çekilmiştir. Taşıma gücü eşitliklerinden, Terzaghi yöntemi (Terzaghi, 1943), Hansen yöntemi (Hansen, 1961), Meyerof yöntemi (Meyerof, 1963) ve Menard presiyometresi ile belirlenen değerler birbirine yakın çıkmıştır.

Presiyometre deneyi kuyu içinde gerçekleştirilen yerinde (In situ) bir deneydir. Çapsal olarak genişleme özelliğine sahip silindirik bir sonda kullanılarak, kuyu içinde gerçekleştirilir. Çapsal genişlemeye neden olacak basınç kuyu duvarlarına uygulanır. Esasen deney kuyu çeperlerinde yer alan zeminin gerilme-deformasyon özelliğini ortaya koyar. Deney sonunda limit basınç (Pl ) ve presiyometre deformasyon modülü (EM) elde edilir. Pl , sondanın hacmi, orijinal zemin boşluğu hacminin iki katına ulaşıldığı basınçtır (ASTM, 1994). EM, düzeltilmiş basınç-hacim eğrisinin pseudo-elastik kısmının eğiminden hesaplanır ve deformasyon modülü olarak adlandırılır. Bu deney metodu, yerinde zeminin gerilmede formasyon tepkisini verir. Elde edilen Pl ve EM değerleri, temel tasarımında ve jeoteknik analizlerde kullanılır.

Deney metodunun sonuçları, sondanın indirilmesi ve kuyunun açılması sırasındaki örselenmenin derecesine bağlıdır. Örselenme, hiçbir zaman tam olarak önlenemez ancak en aza düşürülmeye çalışılmalı, Bu konuda ASTM (1994)’e tam olarak uyulmalıdır. Örselenme, özellikle “çok yumuşak killerde” ve “çok gevşek kumlarda” kayda değer ölçülerdedir. Deney sonuçları yorumlanırken, sondaj sırasındaki şartlar da dikkate alınmalıdır.

Bir presiyometre deneyi, yaklaşık 10-15 dakika gibi kısa bir sürede yapılabilmektedir. Bunun nedeni, kilde drenajsız, kum ve çakıllı granüler zeminlerde ise ancak drenajlı deneylerin yapılabilmesidir. ASTM D4719-87, (ASTM, 1994), AFNOR NF 94-110-1 (Apageo, 2006) ve TSEV (1997-3) presiyometre ile ilgili kullanılan standartlardır.

Presiyometre aleti, kontrol ünitesi, silindirik sonda, iletim hortumları ve tüp olmak üzeredört ana bölümden oluşmaktadır.

Kontrol Ünitesi

Kontrol ünitesinin üzerinde sondaya verilen basınç değerlerini ayrıntılı olarak gösteren manometreler vardır. GA-tipinde su-gaz basınç farklarını düzenleyen bir gösterge vardır. Buna karşın G-tipinde diferansiyel basınç göstergesi yoktur. Muhafaza hücresi ve merkezi hücre basınç değerleri farkından diferansiyel basınç değeri hesaplanır. Deney sırasında, verilen basınç altında zeminde oluşan hacim değişiklikleri volumetreden (hacimölçer) giden su miktarıyla belirlenir. Volumetrede 0.5 cm3 ’e kadar su gidişleri rahatlıkla gözlenebilir. Ek göstergelerle bu hassasiyet artırılabilir.

Silindirik Sonda

İstenen deney kotuna yerleştirilen ve radyal olarak genişleyen silindirik sondadır. Değişik çap ve uzunlukta olanları vardır (Şekil 6). İç içe geçirilmiş iki lastik kılıfın kaplanmasıyla oluşmuş metalik bir silindir ve iki hücreden meydana gelir. Deney sırasında muhafaza hücresi olarak adlandırılan dış kısımdaki koruyucu hücre kuru hava, CO2 , nitrojen gazı gibi tüpten gelen gazlarla, iç kısımdaki merkezi hücre ise su ile dolar. Bu iki hücre birbirleriyle bağlantılı değildir.

İletim Hortumları

Sonda ile kontrol ünitesi arasındaki bağlantıyı sağlayan iletim hortumları iç içe iki ayrı boru halinde üretilmiştir. İçteki boru saf suyu, dıştaki boru ise gazı iletir.

Tüp

Sistemin, dolaşım (sirkülasyon) basıncını karşılamak için sıkıştırılmış kuru hava, azot veya karbondioksit gazı kullanılabilir.

Menard Presiyometre Deneyinin Yapılışı

Genel kural olarak presiyometre deneyi sondaj işleminden hemen sonra yapılmalıdır. Yapılacak araştırmanın niteliğine bakılmaksızın derinliğin bir fonksiyonu olarak direnç parametrelerinin değişimlerinin daha ayrıntılı olarak kayıt edilebilmesi için deneyler sistematik olarak her metrede bir kez tekrarlanmalıdır. Kural olarak incelenen üst yapının genişliğinin yaklaşık iki katı derinliğe kadar, her metrede deney yapılmalıdır (Baquelin vd., 1978).

Kalibrasyonu daha önce yapılmış olan sonda, kuyu içine, deneyin yapılacağı derinliğe indirilir ve basınçlı hava (CO2 , vb.) ile şişirilir. Sondanın şişmesi ve buna bağlı olarak boşluğun genişlemesini sağlamak için gaz tüpünden regülatör (dedantör) yardımı ile ölçme hücresine eşit aralıklarla (1-2-3 bar) arttırılan basınçlar uygulanır. Arttırılan her basınç seviyesinde, sabit bir zaman aralığına kadar (genellikle 1 dakika) beklenilir. Belirlenen bu zaman aralığında her basınç artışı (pm) için ölçme hücresindeki hacim değişimleri (Vm) kaydedilir. Boşluk hacminde oluşan artış, kuyunun yalnız çapsal olarak genişlemesi şeklinde gelişir. Bir deney zonuna en az 10 kademelik basınç uygulanır. Böylece bir deney yaklaşık olarak 10-15 dakika sürer.

inşaport.com ücretsiz aboneliği

Haftalık bültenimize abone olun, yeni içerikleri kaçırmayın.

Abonelik işleminiz tamamlandı.

Bir hata meydana geldi, lütfen daha sonra tekrar deneyiniz.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.