You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Arazi</strong> <strong>Deneyleri</strong><br />
Temel Mühendisliği Ders Notları -2
<strong>Arazi</strong> <strong>Deneyleri</strong><br />
Zeminlerin arazideki mukavemetlerini belirlemek üzere yapılan arazi<br />
deneyleri aşağıdaki gibidir.<br />
• Penetrasyon deneyleri<br />
• Dinamik<br />
• Standart Penetrasyon Deneyi (SPT)<br />
• Statik<br />
• Koni Penetrasyon Deneyi (CPT)<br />
• Kuyu kesme deneyi – Vane kesme deneyi<br />
• Levha Dilatometre (DMT)<br />
• Presyometre (PMT)<br />
• Plaka yükleme deneyi (PLT)
Standart Penetrasyon Deneyi<br />
(SPT)
SPT deneyi<br />
• SPT dünyanın bir çok yerinde olduğu gibi ülkemizde de<br />
geoteknik araştırma ve incelemelerinde en çok kullanılan arazi<br />
deneylerinden biridir.<br />
• Kaba danelerin yerleşim sıkılığı<br />
• İnce daneli zeminlerin kıvamı<br />
• Örselenmiş numune alımı<br />
için uygulanan SPT sonuçlarından geoteknik parametreler<br />
korelasyonlarla bulunabilmektedir.<br />
• Hemen hemen her zemin inceleme programı SPT deneyini<br />
içermektedir.
Standart Penetrasyon Deneyi<br />
(SPT)<br />
• Sondaj kuyusu içerisinde yapılır.<br />
• Kaşık numune alıcı kullanılır.<br />
Sondaj kuyusunda istenilen derinliğe ulaşıldığında,<br />
sondaj ekipmanları çıkartılarak yerine örnekleme<br />
ekipmanları yerleştirilerek kuyunun tabanına<br />
yerleştirilir.<br />
• Tüp zemin içerisine:<br />
• 63.5kg ağırlığa sahip tokmağın<br />
• 760mm yükseklikten düşürülmesi ile sokulur.<br />
• Tokmak vuruş sayısı: (N 30 ) nedir ?<br />
• Numune alıcının zemine 450mm sokulması için gereken<br />
vuruş sayısıdır. Ancak ilk 150mm penetrasyon için olan<br />
vuruş sayısı ihmal edilir (örselenmiş bölge kabul edilir).<br />
• N 30<br />
ilk 150mm’lik penetrasyondan sonra 300mm<br />
penetrasyon için gerekli vuruş sayısıdır. (ASTM D<br />
1586)
Standart Penetrasyon Deneyi<br />
(SPT)<br />
• Tokmak vuruş sayısı nedir ???<br />
• Numune alıcının zemine 450mm sokulması için<br />
gereken vuruş sayısıdır.<br />
• Ancak ilk 150mm penetrasyon için olan vuruş<br />
sayısı ihmal edilir.<br />
• N 30 : Ölçülen vuruş sayısı<br />
İlk 150mm’lik penetrasyondan sonra numune<br />
alıcının zemine 300mm penetrasyonu için<br />
gerekli vuruş sayısıdır.
Standart Penetrasyon Deneyi<br />
Tij<br />
SPT direnci veya SPT - N<br />
vuruş sayısı (N30)<br />
numune alıcının zemine<br />
300mm penetrasyonu<br />
İçin gerekli vuruş<br />
sayısıdır.
Tokmak tipleri –halka tipi<br />
• Açık sistem<br />
• Yaklaşık olarak düşüş enerjisinin %45’ini<br />
aktarabiliyor<br />
• Enerji aktarımı oldukça değişken
Tokmak tipleri –güvenli tip<br />
• Kapalı sistem<br />
• Yaklaşık olarak düşüş enerjisinin %60’ıni<br />
aktarabiliyor<br />
• Enerji aktarımı oldukça değişken
Tokmak tipleri –otomatik tip<br />
• Güvenli bir sistem<br />
• Yaklaşık olarak düşüş enerjisinin %60-%70’ini<br />
aktarabiliyor<br />
• Enerji aktarımı tutarlı ve efektif
Standart Penetrasyon Deneyi
Etki eden faktörler<br />
Yapılan deneylerden kullanılabilir sonuçların sağlanabilmesi uygulamadaki<br />
standartların tam yerine getirilmesi ile mümkün olmaktadır.<br />
• Sondaj metodları ve sondaj çapı (D > 10cm N)<br />
• Sondaj kuyusunun tabanının temizliği<br />
• Çekiç tipi, manuel veya otomatik<br />
• Kedibaşı çevresindeki ipin sarım sayısı<br />
• Tokmak düşüş yüksekliği – genelde manual tokmaklarda %25 hata olabiliyor<br />
• Makara ve iplerdeki sürtünmeler<br />
• Vuruşun uygulanma hızı<br />
• Tij uzunluğu<br />
• Tokmak düşürme yöntemi<br />
• Operatör deneyimi<br />
SPT sonuçlarının geniş bir aralıkta değişmesine neden olan birçok faktör vardır.<br />
Bu durum SPT sonuçlarının yorumlanmasında ve önceki verilerin kullanılmasında<br />
zorluklara neden olmaktadır. Bu nedenle SPT verileri etkiyen bu faktörler<br />
dikkate alınarak DÜZELTİLMEKTEDİR.
Gerekli Düzeltmeler<br />
N m = N 30 = <strong>Arazi</strong>de ölçülen vuruş sayısı<br />
C N = jeolojik yük düzeltmesi<br />
C E = enerji düzeltmesi<br />
C B = sondaj kuyusu çapı düzeltmesi<br />
C R = tij uzunluğu düzeltmesi<br />
C N = jeolojik yük düzeltmesi<br />
C s = örnekleme yöntemi düzeltmesi<br />
C A = anvil (örs) düzeltmesi - alt başlık???<br />
C C = çarpma yastık düzeltmesi<br />
C BF = vuruş sayısı frekans düzeltmesi<br />
N 1(60) = enerji ve jeolojik yük düzeltmeleri ve gerekli diğer düzeltmeler<br />
yapıldıktan sonraki vuruş sayısı<br />
*** Ve gerekli olması durumunda YASS düzeltmesi de ayrıca uygulanır.***
Gerekli Düzeltmeler<br />
• Geoteknik uygulamalarda genelde efektif düşey gerilme C N ve enerji düzeltmesi<br />
C E yapılmakta, diğerlerinin etkisi daha az olduğundan ihmal edilmektedir.<br />
Bu durumda düzeltilmiş N değerleri aşağıdaki gibi tanımlanmıştır.
YASS düzeltmesi<br />
• SPT deneyi sırasında YASS altında siltli ince kum ve ince kum tabakalarında yapılır.<br />
• Tokmağın düşürülmesiyle oluşan dinamik etkiler gevşek siltli kumlarda pozitif<br />
boşluk suyu basıncı oluşturur. Oluşan bu basınç, numune alıcının penetrasyonuna<br />
karşı koyan zeminin kayma mukavemetini azaltır. Bu nedenle gevşek kum<br />
zeminlerde N değeri olması gerekenden daha az ölçülür.<br />
• Sıkı, çok ince veya siltli doygun kumlarda negatif boşluk suyu basıncı oluşur ve<br />
penetrasyon direncini arttıran basınçlar meydana gelmektedir. Bu nedenle N değeri<br />
olması gerekenden fazla ölçülür. Bu etkiyi dikkate almak için YASS altında kum<br />
zeminler için bir düzeltme yapılır.<br />
• Terzaghi and Peck (1967) YASS altında siltli ince kum ve ince kum<br />
tabakalarında ölçülen vuruş sayısının 15 değerini geçmesi durumunda<br />
aşağıdaki düzeltmeyi önermişlerdir.<br />
• Düzeltilmiş vuruş sayısı :<br />
N<br />
= 15 +<br />
N( arazi )<br />
−<br />
2<br />
15
Jeolojik yük düzeltmesi<br />
• Zeminlerin davranışında etkisi olan en önemli faktör efektif düşey gerilmedir. Aynı<br />
zeminde daha derinde daha büyük N sayıları elde edilir.<br />
• Farklı derinliklerde ölçülen N sayılarını karşılaştırmak için düşey efektif gerilmeler<br />
genelde 100 kPa (1kg/cm 2 ) değerine göre normalize edilir.<br />
• Kohezyonsuz zeminlerin penetrasyon direnci, çevre basıncına bağlıdır. Aynı kum<br />
içerisinde yapılan SPT deneyinde daha derinde daha büyük N değeri elde edilir.<br />
• Kohezyonlu zeminlerde derinlik düzelmesi hala tartışma konusudur ve pratikte kil<br />
zeminler için bu düzeltme yapılmaz.<br />
Jeolojik yük düzeltmesi:<br />
For C N ≤ 1.7<br />
For C N > 1.7 use C N =1.7<br />
C =<br />
1<br />
σ′<br />
v<br />
σ′ : kg cm P :1 kg / cm<br />
P<br />
C<br />
2 2<br />
N v a<br />
N<br />
a<br />
1<br />
= 9.78<br />
σ ′<br />
v<br />
: kN m<br />
σ ′<br />
v<br />
2
Enerji Düzeltmesi<br />
• W ağırlığındaki çekicin H yüksekliğinden düşürülmesiyle oluşan toplam teorik<br />
enerji, E teo<br />
Eteo = W *<br />
• Numune alıcıya aktarılan enerjinin teorik enerjiye oranı (E.R = enerji oranı) bir<br />
çok faktörden etkilenmektedir.<br />
• Tokmak tipi, yöntem, halat çapı, sarım sayısı, tij uzunluğu vs. enerji<br />
kayıplarına neden olmaktadır.<br />
• Enerji kayıpları N değerini etkileyen en önemli faktördür.<br />
• Enerji düzeltmesi için (E.R = enerji oranı) değerinin bilinmesi gereklidir.<br />
H
Enerji Düzeltmesi<br />
Enerji düzeltmesi:<br />
Hiçbir sistem 100% verimli değildir. Bu oran ortalama %60’tır. N değerleri %60<br />
enerjiye göre normalize edilir.<br />
E.R.(%)= energy ratio (typically 60 for safety hammer, 45 for donut hammer)<br />
. . =<br />
<br />
<br />
<br />
C E<br />
=<br />
E.O.(%)<br />
60%<br />
N = 1(60)<br />
NC E<br />
C N
Türkiye için düzeltme faktörleri<br />
• Türkiye’de uygulanan SPT düzeltme faktörlerinin<br />
belirlenebilmesi amacıyla yapılan bir çalışmada aşağıdaki<br />
değerler belirlenmiştir.<br />
• C E =0.75 halka tipi tokmak ve iki sarımlı halat (ER=%45)<br />
C E<br />
=<br />
E.<br />
O.<br />
E.<br />
O.<br />
standart<br />
(%)<br />
(%)<br />
E.<br />
R.(%)<br />
60%<br />
0.45<br />
0.60<br />
tokmak sistemi<br />
= = =<br />
0.75<br />
• C B =1 Kuyu çapları (65-115mm)<br />
• C C =1 Çakma başlığı üzerinde yastık kullanılmaması<br />
• C A =0.85<br />
• C R = 0.75, 0.85, 0.95, 1 (3m< Tij boyu
SPT sonuçlarının mühendislik<br />
kullanımı<br />
• Kohezyonsuz zeminlerin taşıma gücü ve oturması<br />
• Kayma mukavemeti açısı ve rölatif sıkılık<br />
• Serbest basınç ve drenajsız kayma mukavemeti<br />
• Sıvılaşma potansiyeli<br />
• Kayma dalgası hızı<br />
• Zemin büyütmesi
Avantajları ve dezavantajları<br />
Avantajları:<br />
• Hızlı ve basit bir deneydir.<br />
• Yaygın kullanımı mevcut. Ekipman ve deneyimli eleman<br />
bulunur.<br />
• Zemin profilini temsil eden örselenmiş numuneler alınabilir.<br />
• Zeminlerin dayanımı ve sıkışabilirliği ile ilgili dolaylı bilgi<br />
sağlayabilir.<br />
Dezavantajları:<br />
• Sürekli veri alınmaz. Bazı geçiş bölgelerine ait bilgi<br />
kaybedilebilir.<br />
• Sondaj kuyusuna ihtiyaç vardır.
Korelasyonlar<br />
N- sayısı Rölatif sıkılık,<br />
Dr (%)<br />
İçsel sürtünme<br />
açısı, φ<br />
0-5 0-5 26-30<br />
5-10 5-30 28-35<br />
10-30 30-60 35-42<br />
30-50 60-95 38-46
Killerde SPT korelasyonları
Kumlarda SPT korelasyonları
Koni Penetrasyon Deneyi (CPT)<br />
• Statik sonda deneyi<br />
• 60° ve 10cm 2 kesit alana sahip konik bir başlığın (sonda-piston<br />
penetrometre) hidrostatik basınç ve sabit bir hızla zemin<br />
içerisine itilerek uygulanan bir arazi deneyidir.<br />
• Penetrasyon hızı 10-20 mm/s mertebesindedir. (ASTM D-3441)<br />
• Özellikle yumuşak kil, yumuşak silt ve ince-orta kum zeminler<br />
için uygundur.<br />
• Çakıllı ve sert zeminlerde uygulanamaz.<br />
• Sondanın zemine penetrasyonu sırasında gördüğü toplam<br />
direnç (q t ), uç direnci (q c ) ve çevre sürtünmesi (f s veya q s )<br />
bileşenlerinden oluşmaktadır.<br />
q t = q c + q s<br />
• Boşluk suyu basıncı da ölçülebilmektedir.
Koni Penetrasyon Deneyi (CPT)<br />
• Sondanın zemine penetrasyonu sırasında gördüğü toplam<br />
direnç (q t ), uç direnci (q c ) ve çevre sürtünmesi (f s veya q s )<br />
bileşenlerinden oluşmaktadır.<br />
q t = q c + q s<br />
q<br />
c<br />
=<br />
Q<br />
A<br />
c<br />
c<br />
uç direnci<br />
R<br />
f<br />
q<br />
=<br />
q<br />
s<br />
c<br />
q<br />
s<br />
Qs<br />
=<br />
A<br />
sürtünme oranı<br />
s<br />
sürtünme direnci<br />
• Boşluk suyu basıncı da ölçülebilmektedir.
Temel tanımlar<br />
• Uç direnci: Konik uca etkiyen toplam düşey kuvvetin kesit<br />
alanına oranı. qc = Q c /A c<br />
• Sürtünme direnci: Sürtünme ceketine etki eden toplam<br />
kuvvetin sürtünme yüzeyine oranı fs = Qs/Fs<br />
• Sürtünme oranı: Aynı derinlikte ölçülen sürtünmenin uç<br />
direncine oranı Rf = fs / qc *100
CPT<br />
f R < 1% : Kum zeminlerde<br />
f R > 5% : Kil zeminlerde
CPT -Ekipman<br />
Elektik sonda 60° açıya sahip uç<br />
ASTM D 5778<br />
Hidrolik itme (20 mm/s)<br />
Sürekli okuma
CPT - Ekipman<br />
25 ton kapasiteli makineler<br />
kapalı kabin içindedir.<br />
Bu da her hava şartında<br />
çalışmaya imkan verir.
CPT – deney sistemi<br />
Deney sistemi:<br />
Sonda ve tijler<br />
Penetrasyon sistemi<br />
Kontrol ve kayıt sistemi
<strong>Arazi</strong> incelemelerinde<br />
kullanımı<br />
• Zemin tabakalaşmasını belirlemek ve tabakaları tanımlamak<br />
• Tabaka değişimleri, kalınlıkları ve zemin cinsi<br />
• Tabakaların geoteknik özelliklerini belirlemek<br />
• Dr, φ, c u<br />
• Geoteknik tasarım için doğrudan sonuçlara ulaşmak<br />
• Taşıma gücü, kazık temel, sıvılaşma gibi
Elektronik CPT<br />
• Penetrometre ucu tijlerin içerisinden gelen kablolara bağlıdır.<br />
Uç yaklaşık 20mm/sn hızla zemine itilir. Uç ve sürtünme<br />
dirençleri ayrı ayrı veri toplama ünitesine sürekli olarak<br />
aktarılır.<br />
• Tij ekleme sırasında deneye ara verilir.<br />
• Günümüzde elektronik CPT’lere boşluk suyu basıncı ölçme<br />
aygıtları ilave edilmiştir. Bu tür ölçüm sistemine CPTU adı<br />
verilir. Özellikle suya doygun zeminlerde tercih edilmektedir.
Mekanik CPT<br />
• Penetrometre ucu iç tijlere bağlıdır. Önce uç bir miktar zemine<br />
itilerek (40mm) uç direnci ölçülür.<br />
• Daha sonra tijler biraz daha itilerek sürtünme kolunun konik<br />
başlık ile teması sağlanır ve birlikte zemine penetrasyon<br />
sağlanır. Bu durumda okunan düşey yük uç direnci ile<br />
sürtünme direncinin toplamına eşittir.<br />
• Toplam okuma ile uç okuması arasındaki fark çevre<br />
sürtünmesini verir.<br />
• Okumalar her 20cm’de bir alınır.
Avantaj/Dezavantajları<br />
☺ Sondaj kuyusu gerekmez<br />
☺ Sürekli ölçüm alınabilir<br />
☺ Tekrarlanabilir olması<br />
☺ Maliyeti daha düşük<br />
☺ Operatör etkisi daha az<br />
☹Her zeminde uygulanamaz<br />
☹Numune alınamaz<br />
☹Mobilizasyon<br />
☹Deneyimli ekip az
Sonuçların sunumu
Sonuçların sunumu
Sonuçların kullanımı<br />
• Zemin sınıfı<br />
• Relatif sıkılık<br />
• Drenajsız kayma mukavemeti<br />
• Sıkışabilirlik<br />
• Kayma modülü<br />
• Sıvılaşma<br />
• Diğer korelasyonlar
CPT Korelasyonlar<br />
Zemin sınıfının belirlenmesi (Robertson and<br />
Campanella -1986)<br />
φ' ve q c arasındaki düşey efektif gerilmeye<br />
bağlı korelasyonlar (Robertson and<br />
Campanella -1983)
CPT Korelasyonlar
CPT Korelasyonlar –<br />
kohezyonlu zemin için<br />
Killerde drenajsız kayma mukavemetinin belirlenmesi (c u )<br />
Yaklaşık bağıntı: Koni faktörü<br />
Uç direnci<br />
Toplam jeolojik yük<br />
Normal konsolide killer için<br />
Aşırı konsolide killer için
Cone Penetration Test (CPT)
Kuyu kesme deneyi –<br />
<strong>Arazi</strong> Veyn deneyi<br />
• ASTM D-2573<br />
• Özellikle yumuşak killerde arazideki<br />
drenajsız kayma mukavemetinin<br />
belirlenmesi, c u için yapılır. 1m<br />
aralıklarla gerçekleştirilebilir.<br />
• Zemin içerisine sokulan + şeklinde<br />
metal kanatlı kesicinin<br />
döndürülmesine karşı zeminin<br />
gösterdiği dirençten kayma<br />
mukavemeti belirlenir.<br />
• Kesici uç, tij (uzatma çubuğu),<br />
döndürme kolu
Deneyin yapılışı<br />
• Veyn bıçakları önceden açılmış sondaj kuyu tabanında yapılır. Sondaj<br />
kuyusu çapı B ise, bıçaklar 4B kadar derine itilmelidir.<br />
• Zemine yerleşim sağlandıktan sonra, bıçaklar 6°/dakika hızla döndürülür. Bu<br />
esnada döndürme için gerekli olan kuvvet okumaları alınır.
Kuyu kesme deneyi –<br />
<strong>Arazi</strong> Veyn deneyi<br />
• ASTM D-2573<br />
• Standart veyn deney aleti dikdörtgen<br />
geometriye sahiptir ve bıçak çapı<br />
• D = 65 mm, H = 130 mm<br />
• D = 50.8 mm, H = 101.6 mm<br />
• D = 76.2 mm, H = 152.4 mm<br />
• D = 101.6 mm, H = 203.2 mm<br />
(H/D =2),<br />
• bıçak kalınlığı t = 2 mm.<br />
• Tork drenajsız kayma<br />
mukavemeti<br />
• Tipik d : 20 – 100 mm
Kuyu kesme deneyi –<br />
Veyn deneyi<br />
• = + ve<br />
<br />
<br />
=<br />
2 + 6<br />
T = uygulanan maksimum tork<br />
C u = drenajsız kayma mukavemeti<br />
D = bıçakların çapı<br />
H = bıçakların yüksekliği<br />
H/D =2
Hesaplama
<strong>Arazi</strong> Veyn deneyi
Veyn deneyi<br />
Deneyin uygulanışı<br />
Kırılma yüzeyi
Veyn deneyi
Avantaj/Dezavantajları<br />
☺ Drenajsız kayma mukavemeti direk olarak elde edilebilir.<br />
☺ Ekipmanları ve testin uygulanması basittir.<br />
☺ Pratikte sıkça kullanılır.<br />
☺ <strong>Arazi</strong>de kil zeminin hassaslığı ölçülebilir<br />
☹Serbest basınç mukavemeti
Veyn düzeltme faktörü<br />
• Elde edilen cu değeri tasarım için çok büyük sonuçlar<br />
vermektedir. Bu nedenle, tasarım için gerekli arazi düzeltmesi<br />
yapılmaktadır.<br />
• (üş) = () λ : düzeltme katsayısı<br />
• λ (Bjerrum 1972) zeminin plastisite indisi ,PI ile değişim<br />
göstermektedir.
Plaka Yükleme Deneyi (ASTM D1194 -<br />
1195 - 1196)<br />
• Tekil temellerde taşıma gücü ve oturma davranışını belirlemek<br />
amacıyla yapılır.<br />
• Yükleme plakaları dairesel veya kare olabilir.<br />
• Plaka yükleme deneyinde kullanılan dairesel çelik plakalar,<br />
25mm kalınlığında, 150mm veya 722mm çapındadır.<br />
• Tercihen 305mm x 305mm boyutlarında kare plakalar da<br />
kullanılabilmektedir.<br />
• Yük, plakaya ölü yük olarak veya reaksiyon kuvveti olarak<br />
aktarılabilir.
Deneyin yapılışı<br />
• Temel taşıma gücünün belirlenmesi için yapılan ve sonuçlarına<br />
en çok güvenilen arazi deney yöntemidir.
Deneyin yapılışı<br />
• İlk önce zemine reaksiyon kazıkları çakılır.<br />
• Minimum 4B ( B = plakanın çapı) çapa sahip, D f ( tasarlanacak<br />
temel derinliği) derinliğinde bir test çukuru açılır.<br />
• Yüklenecek plaka çukurun tabanına yerleştirilir.<br />
• Yük plaka üzerine beklenen maksimum yükün 1/5’i adımlarla<br />
kriko (jack) sistemi ile uygulanır.<br />
• Herbir yük kademesi için meydana gelen oturmalar kayıt edilir.<br />
• Her yük kademesinde minimum bir saat beklenir.<br />
• Daha sonraki yükleme aşamasına geçilir.<br />
• Deneye göçme olana kadar veya plakanın 25mm oturma<br />
yaptığı ana kadar devam edilir.
Plaka yükleme deneyi<br />
gerilme (t/m 2 ) gerilme (t/m 2 )<br />
Sıkı/ sert<br />
zeminler<br />
Oturma (cm)<br />
Oturma<br />
%10B ye karşılık<br />
gelen yük değeri<br />
Yumuşak<br />
zeminler<br />
PLAKA YÜKLEME DENEY SONUÇLARI KONSOLİDASYONUN ETKİSİNİ İÇERMEZ.
• Yatak katsayısı, k s :
Kil zeminlerde<br />
• q u(F) = q u(P)<br />
q u(F) : Tasarlanacak temelin taşıma gücü<br />
q u(P) : Test plakasının taşıma gücü<br />
• Killerde taşıma gücü plakanın boyutlarından bağımsızdır.
Kum zeminlerde<br />
• q u(F) = q u(P)<br />
<br />
<br />
q u(F) : Tasarlanacak temelin taşıma gücü<br />
q u(P) : Test plakasının taşıma gücü<br />
BF : Temelin genişliği<br />
BP : Plakanın genişliği<br />
• Killerde taşıma gücü plakanın boyutlarından bağımsızdır.
Oturma hesabı için<br />
• Belirli bir gerilme altında, qo<br />
Kil zeminler için:<br />
• = <br />
<br />
<br />
Kum zeminler için:<br />
= <br />
<br />
3.28 + 1<br />
3.28 + 1<br />
<br />
S F : Temelin oturma miktarı (m)<br />
S P : Plakanın oturma miktarı (m)<br />
B F : Temelin genişliği (m)<br />
B P : Plakanın genişliği (m)
Pressiometre deneyi –ASTM D4919
PMT<br />
• <strong>Arazi</strong> inceleme amaçları:<br />
• Mukavemet<br />
• Deformasyon<br />
• Gerilme durumu<br />
• Permeabilite özellikleri<br />
• Zeminin mukavemet ve deformasyon özellikleri aynı anda<br />
belirlenir.<br />
• Sondaj kuyusu içerisinde uygulanan bir arazi deneyidir.
PMT -ekipman
PMT<br />
• Sondaj kuyusu çevresindeki zeminde gerilme ve şekil değiştirme<br />
durumu sınır koşulları olarak kontrol altında tutulur.<br />
• Zemin içerisine yerleştirilmiş silindirik bir membranın genişlemesi<br />
prensibine dayanmaktadır. Zemin davranış özellikleri bu genleşen<br />
membranın hacim ve basınç değişim ölçümlerinden elde edilmektedir.<br />
• Farklı tipte pressiyometre ölçüm cihazları bulunmaktadır.<br />
• Menard tipi Pressiyometre (MPM)<br />
Önceden açılmış sondaj kuyusu içerisine yerleştirilir<br />
• Self-boring pressiyometre (SBP)<br />
Sistem delgisini kendisi yapar.<br />
• Push-in pressiyometre (PIP)<br />
Sistem kuyu dibinden itilerek zemine yerleştirilir
PMT<br />
• Zemin içerisine yerleştirilmiş silindirik bir membranın<br />
genişlemesi prensibine dayanmaktadır. Zemin davranış özellikleri<br />
bu membranın hacim, basınç değişimi ve deformasyon<br />
ölçümlerinden elde edilmektedir.<br />
Kontrol birimi, membranın<br />
gerilme ve şekil değiştirme<br />
okumalarını alır<br />
Sondaj kuyusu<br />
Koruyucu hücre<br />
Ölçüm hücresi<br />
Sıvı ile şişirilen esnek<br />
silindirik membran<br />
Koruyucu hücre
Tip 1 Menard tipi pressiometre<br />
• Ölçüm hücresi su ile şişirilir.<br />
• Kuyu çapındaki değişim<br />
ölçüm hücresi içindeki su<br />
hacminim değişimden<br />
dolaylı olarak ölçülür.
Tip 2 Menard tipi pressiometre<br />
• Ölçüm hücresi hava veya<br />
yağ basıncı kullanılarak<br />
şişirilir.<br />
• Kuyudaki deplasmanlar<br />
membran içerisine<br />
yerleştirilmiş deplasman<br />
ölçerlerle direk olarak<br />
ölçülebilir.
Self boring pressiometre
PMT – Deneyin yapılışı (özet)<br />
• MPM tipi testler birçok zemin tipi ve yumuşak kayaçlarda yapılabilir.<br />
• Sistemin kalibrasyonu çok önemlidir.<br />
• İlk önce hücrenin hacmi belirlenerek sonda kuyuya indirilir.<br />
• Düşey yönde deformasyonu önlemek için koruyucu hücreler basınçlı<br />
hava ile şişirilir. (ölçüm hücresinin sadece yanal doğrultuda<br />
genleşerek kuyu duvarına uniform basınç uygulaması sağlanır).<br />
• Ölçüm hücresine basınçlı su veya gaz verilerek genleşmesi sağlanır.<br />
• Ölçüm hücresi kayıt biriminde basınç ölçere bağlıdır ve hacim<br />
değişikliği kayıt edilir.<br />
• Deneyler gerilme kontrollü uygulanır. Basınç kontrollü olarak eşit<br />
aralıklarla arttırılır.<br />
• Hücrenin hacimsel genleşmesi (kuyudaki genleşme) her bir basınç<br />
artışından sonra belli zaman aralıklarında ölçülür.<br />
• Hücrenin kuyu duvarına temas etmesinin ardından verilen suyun<br />
hacminden yanal şekil değiştirmeler hesaplanır.<br />
• Yanal yüzeylerde kırılma oluşuncaya kadar yüklemeye devam edilir.
Kalibrasyon ve düzeltmeler<br />
• Sondanın genleşmeye karşı göstereceği kendi direnci önemlidir.<br />
• Yüzeyde serbest halde sondanın uygulanan basınca karşılık yapacağı<br />
hacimsel genleşme ilişkisi elde edilir. Genleşme hızının dışarıda ve<br />
deneyde aynı olup olmadığı ölçülür.<br />
• Ölçüm hücresi deformasyon yapmayan rijit bir çelik silindirin<br />
duvarına doğru genleşmesi sağlanır. Maksimum çalışma basıncına<br />
çıkılır ve hacim ölçümleri alınır.<br />
• Bu değerler ölçümlerden<br />
çıkartılır.
PMT - Sonuçların sunumu<br />
• Pressiometre eğrisi elde edilir. Düzeltilmiş hacim değişimi<br />
uygulanan basıncın fonksiyonu olarak çizdirilir.<br />
1.Bölge: Membranın kuyu duvarı ile<br />
teması ve etraf zeminin yeniden<br />
yüklendiği bölgeyi gösterir.<br />
Örselenmeden dolayı oluşur.<br />
2. Bölge: Elastik bölge<br />
3. Bölge: Plastik bölge – p L değerine<br />
ulaşana kadar devam eder. p L :<br />
kırılmaya neden olan basınç , limit<br />
basınç. Zeminin kırıldığı bölge.
PMT - Sonuçların sunumu<br />
• Membrana basınç uygulandığında silindirik bir alan<br />
yüklenmeye başlar. Deney süresince basınç ve deplasman<br />
ölçümleri alınır.
Sonuçların değerlendirilmesi<br />
• Pressiyometre Elastisite (Deformasyon) Modülü, E sp<br />
• Yatay kayma modülü, G<br />
• Limit basınç - zeminde göçmeye neden olan basınçtır. Taşıma<br />
gücü limit basınçla orantılıdır.<br />
• Yatay toprak basıncı elde edilir.
Sonuçların değerlendirilmesi<br />
2. Bölgede :<br />
E : Zeminin elastisite modülü<br />
µ : Poisson oranı - S = 100 için µ = 0.5 alınabilir.<br />
V o : başlangıç hacmi<br />
∆p/∆V = 1 / eğim<br />
Elastisite modülü ve kayma modülü arasındaki ilişkiden:<br />
Yatay kayma modülü : p-ε c basınç –hacimsel<br />
deformasyon eğrisinin başlangıç eğiminden veya<br />
yükleme –boşaltma eğrisinin eğiminden elde edilir.
Sonuçların değerlendirilmesi<br />
Yatay toprak basıncı katsayısı hesaplanır:<br />
P o : membranın genleşerek kuyu duvarına temas edip çevre<br />
zeminin yeniden yüklendiği bölümdeki gerilmeye karşılık gelir. Bu<br />
da arazideki toplam yatay gerilmeye karşılık gelir.<br />
σ′ o = düşey efektif gerilme
Sonuçların değerlendirilmesi<br />
• 2. Bölge: ∆V- p doğrusal kısmın eğiminden Elastisite modülü<br />
elde edilir.<br />
• Yatay kayma modülü : p-ε c basınç –hacimsel deformasyon<br />
eğrisinin başlangıç eğiminden veya yükleme –boşaltma<br />
eğrisinin eğiminden elde edilir.<br />
• Yanal toprak basıncı katsayısı<br />
• K o = P o / σ o ′
PMT – zemin parametreleri<br />
• Deney sonucunda aşağıdaki zemin parametreleri elde edilir.<br />
• Deformasyon modülü (sıkışabilirlik)<br />
• Kayma mukavemeti parametreleri<br />
• Killer için drenajsız kayma mukavemeti , c u<br />
• Kumlar için içsel sürtünme açısı, φ′<br />
• Kumlarda dilatasyon özelliği<br />
• <strong>Arazi</strong> toplam yanal gerilme değeri, σh
Dilatometre Deneyi (DMT)
Dilatometre Deneyi (DMT)<br />
• 15mm kalınlığında 95mm<br />
genişliğinde ve 220mm<br />
uzunluğundaki çelik bir<br />
levhanın zemine itilmesi ve<br />
zemine yatay basıncın<br />
uygunmasıdır.<br />
• Levhanın bir yüzünde yer alan<br />
60mm çapında genleşebilir<br />
membran şişirilerek zemine<br />
yatay basınç uygulanır.<br />
• Membranın 1.1mm genleşmesi<br />
için gerekli basınç ölçülür.<br />
• KUM, SİLT ve KİL zeminlerde<br />
uygulanmaktadır.
DMT
DMT-Deneyin uygulanması<br />
• Membranın hassas disk üzerinden<br />
dışa doğru 0.05mm hareket etmesi<br />
için gerekli basınç okunur.<br />
(A okuması)<br />
• Basınç arttırılmaya devam eder ve<br />
membranın 1.1mm hareket etmesi<br />
için gerekli basınç değeri okunur.<br />
(B okuması) – sinyal öter.<br />
• Basıncın düşürülerek geri<br />
boşaltılması sırasında sinyal durur.<br />
Membran ilk harekete başladığı<br />
deformasyon değerine geri<br />
döndüğünde sinyal tekrar öter ve bu<br />
andaki basınç okunur. (C okuması)<br />
• Ölçümler genellikle 20cm aralıkla<br />
alınır.
DMT-Deneyin uygulanması<br />
• A - B – C OKUMALARI
DMT- düzeltmeler<br />
• DMT deneyi sırasında ölçülen A ve B basınçları membranın<br />
rijitliği dikkate alınarak düzeltilir.<br />
• P 0 = A + ∆A ∆A : açık havada membranı geri getirmek için<br />
gerekli minimum dış basınç<br />
• P 1 = B - ∆B ∆B : membranı 1.1 mm genleştirmek için<br />
gerekli iç basınç
DMT - Sonuçlar<br />
• DMT deneyinden elde edilen iki okumadan (p 0 ve p 1 )<br />
zeminlerde tabakalaşma, zemin tipi ve zemin parametrelerine<br />
ulaşılabilecek üç indis elde edilir.<br />
• Malzeme indisi: ID = (p 1 - p o )/(p o - u o )<br />
• Dilatometre modülü: ED = 34.7(p 1 - p o )<br />
• Yatay gerilme indisi : KD = (p o - u o )/σ v0 ’<br />
u 0 = Boşluk suyu basıncı<br />
σ′ v0 = Efektif jeolojik yük
DMT – Korelasyonlar<br />
• Elastisite modülü, E<br />
• Sıkışma modülü, M<br />
• Drenajsız kayma mukavemeti, c u<br />
• Kayma mukavemeti açısı, φ<br />
• AKO, K o<br />
• Zemin tabakalaşma ve zemin tipi<br />
• Sıvılaşma potansiyeli
UYGULAMA 1<br />
Zemin Araştırmaları
Problem #1<br />
Standart Penetrasyon deneyine ait sonuçlar aşağıdaki tabloda sunulmuştur.<br />
Bu verileri kullanarak:<br />
a) SPT-N (N arazi veya N 30 ) değerlerini belirleyiniz.<br />
b) Uygun düzeltme faktörlerini kullanarak, düzeltilmiş SPT değerlerini, (N 1 ) 60<br />
herbir nokta için hesaplayınız.<br />
Depth<br />
SPT<br />
Soil Type<br />
(m) 0-15 15-30 30-45 SPT-N<br />
cm cm cm<br />
1.5 4 3 3 Coarse Sand<br />
3.0 3 5 4 Coarse Sand<br />
4.5 4 4 6 Coarse Sand<br />
6.0 4 3 5 Coarse Sand<br />
7.5 2 3 4 Coarse Sand<br />
9.0 3 3 6 Coarse Sand<br />
10.5 7 8 14 Silty fine sand<br />
12.0 9 11 17 Silty fine sand<br />
13.5 13 15 16 Silty fine sand<br />
Not:<br />
*YASS Zemin yüzeyinden 6m aşağıdadır.<br />
* Zemin ortalama birim hacim ağırlıklarını, YASS üzerinde γ = 18.1 kN/m 3 ,ve YASS<br />
altında, γ sat = 19.7 kN/m 3 olarak kabul ediniz.
Önce YASS düzeltmesi yapılır<br />
γ n (kN/m 3 ) 18.1<br />
γ sat (kN/m 3 ) 19.7<br />
γ w (kN/m 3 ) 10<br />
GWT depth (m) 6<br />
E.R(%) 45<br />
E.R standard (%) 60<br />
Dilatancy<br />
correction<br />
Overburden<br />
stress<br />
Overburden stress<br />
correction<br />
Energy<br />
correction<br />
Corrected<br />
SPT values<br />
Depth(m) SPT-N Soil type N′ σ′ v (kN/m 2 ) σ′ v (kg/cm 2 ) C N C E N 1(60)<br />
1.5 6 coarse sand 6 27.2 0.27 1.70 0.75 8<br />
3 9 coarse sand 9 54.3 0.54 1.36 0.75 9<br />
4.5 10 coarse sand 10 81.5 0.81 1.11 0.75 8<br />
6 8 coarse sand 8 108.6 1.09 0.96 0.75 6<br />
7.5 7 coarse sand 7 123.2 1.23 0.90 0.75 5<br />
9 9 coarse sand 9 137.7 1.38 0.85 0.75 6<br />
10.5 22 Silty fine sand 19 152.3 1.52 0.81 0.75 12<br />
12 28 Silty fine sand 22 166.8 1.67 0.77 0.75 13<br />
13.5 31 Silty fine sand 23 181.4 1.81 0.74 0.75 13
Problem #2<br />
a) Plot the cone penetration test data (CPT) including the friction ratio FR.<br />
b) Indicate the soil classification by depth<br />
c) Estimate angle of shearing resistance of the soil (φ) at depth 7.5m using the graph<br />
given.<br />
Depth<br />
(m)<br />
q c<br />
(MPa)<br />
q s<br />
(kPa)<br />
f r<br />
(%)<br />
Soil<br />
Classification<br />
0.5 1.86 22.02<br />
1.5 1.16 28.72<br />
2.5 2.28 24.89<br />
3.5 0.29 12.44<br />
4.5 0.38 15.32<br />
5.5 0.40 14.74<br />
6.5 6.90 28.72<br />
7.5 9.20 26.81<br />
8.5 8.45 43.09<br />
9.5 9.50 34.60<br />
Note:<br />
* Assume an average γ = 16.5 kN/m 3 to GWT at depth 3m, and γ sat = 20 kN/m 3 for below GWT.
Depth(m) q c (MPa/kPa) q s (kPa) F R (%)<br />
0.5 1.86/1860 22.02 1.18<br />
1.5 1.16/1160 28.72 2.48<br />
2.5 2.28/2280 24.89 1.09<br />
3.5 0.29/290 12.44 4.29<br />
4.5 0.38/380 15.32 4.03<br />
5.5 0.4/400 14.74 3.69<br />
6.5 6.90/6900 28.72 0.42<br />
7.5 9.20/9200 26.81 0.29<br />
8.5 8.45/8450 43.09 0.51<br />
9.5 9.50/9500 34.6 0.36<br />
Soil<br />
Classification
CPT test data<br />
0<br />
q c (MPa) q s (kPa) f R (%)<br />
0 2 4 6 8 10 0 10 20 30 40 50 0 1 2 3 4 5 6<br />
1<br />
2<br />
3<br />
Depth (m)<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11
Correlation charts for CPT
Depth(m) q c (MPa/kPa) q s (kPa) F R (%)<br />
Soil<br />
Classification<br />
0.5 1.86/1860 22.02 1.18 silty sand<br />
1.5 1.16/1160 28.72 2.48 silty clay-clayey silt<br />
2.5 2.28/2280 24.89 1.09 silty sand<br />
3.5 0.29/290 12.44 4.29 clay<br />
4.5 0.38/380 15.32 4.03 clay<br />
5.5 0.4/400 14.74 3.69 clay<br />
6.5 6.90/6900 28.72 0.42 Sand<br />
7.5 9.20/9200 26.81 0.29 Sand<br />
8.5 8.45/8450 43.09 0.51 Sand<br />
9.5 9.50/9500 34.6 0.36 Sand
CPT test data<br />
0<br />
1<br />
2<br />
q c (MPa) q s (kPa) f R (%)<br />
0 2 4 6 8 10 0 10 20 30 40 50 0 1 2 3 4 5 6<br />
Silty sand<br />
Clayey silt<br />
Depth (m)<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
Clay<br />
φ′= 41° from the given figure<br />
Sand to<br />
silty sand<br />
10<br />
11
Change language