Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
SUNU PLANI 
1. ZEMİN MEKANİĞİNİN TARİHÇESİ 
2. ZEMİNİN TANIMI 
3. ZEMİNLERİN OLUŞUM MEKANİZMASI VE ZEMİN TÜRLERİ 
3.1. FİZ...
1. ZEMİN MEKANİĞİNİN TARİHÇESİ 
- İnsanlar çok eskiden beri zeminleri ya temel olarak yada yapı malzemesi olarak kullanmış...
- Killerin hassasiyeti ve gözeneklerde suyun sıkışmasıyla dışarı atılması anlamına gelen konsolidasyon gibi 
önemli kavram...
Zemin profilinin genel görüntüsü 
- Genel olarak bir zemin profili tane, su ve hava’dan meydana gelir. Bu zemin bileşenler...
3. ZEMİNLERİN OLUŞUM MEKANİZMASI VE ZEMİN TÜRLERİ 
- Yeryüzündeki zeminleri oluşum mekanizmasına göre ikiye ayırmak mümkün...
- Bu döngüde temel etken kayaçların ayrışmasıdır. Ayrışma sözcüğü genel anlamda, mekanik 
parçalanmayı, kimyasal bozulmayı...
- Kayaçlar üzerinden yük kalkması (erozyon, buzul erimesi, heyelan, vb.) 
- Süreksizliklerde suyun donma ve erimesi, 
- Ye...
Çatlaklara suyun dolması, genleşmesi ve 
kayacı ayrıştırmasının şematik görünümü 
Donma çözünme döngüsü sonucu dağın 
yama...
Sıcaklık Değişmesi 
Doğadaki malzemeler, sıcaklığın artmasıyla genleşir, azalmasıyla büzülür. Gün boyu güneş ışınları 
etk...
Ağaç kökünün kaya kütlesi üzerindeki ayrıştırma etkisi 
3.2. KİMYASAL AYRIŞMA 
Kimyasal ayrışma, kayaçları oluşturan miner...
Oksidasyon neticesinde kayada meydana gelen ayrışmanın görüntüsü 
Hidratasyon 
Mineralleri su alması sonucu yeni mineralle...
Karbonatlaşma 
Bir tür ayrışma türüdür. İkincil karbonat bikarbonatlar, kalsiyum oksit, magnezyum, potasyum ve diğer 
elem...
3.3. ZEMİNLERİN OLUŞUMU 
Yer kabuğunu oluşturan zeminleri oluşumlarına göre yerli zeminler (residüal) ve sürüklenmiş (taşı...
Yerli (Residüel) Zeminler 
Kayaların bulundukları yerde fiziksel, kimyasal ve biyolojik etkilerle parçalanarak ufalanması ...
Sürüklenmiş (Taşınmış) Zeminler 
Alüviyon zeminler dere ve taşkınlarla taşınan yada çökeldiği yerde aşınmış zeminler olara...
Kaya ve zemin formasyonları arasındaki karşılıklı ilişkinin özeti ve genel görüntüsü
3.4. ZEMİNLERDE YAPI VE DOKU KAVRAMI 
Doğada bulunan zeminler kohezyonlu zeminler ve kohezyonsuz zeminler olmak üzere iki ...
Kohezyonlu Zeminlerde Yapısı ve Doku 
Birkaç kil partikülünden yola çıkarak kohezyonlu zemin dokularını basit bir sistem i...
Zeminlerin sahip oldukları dokular teknolojinin ilerlemesiyle birlikte daha anlaşılır hale gelmiştir. 
Günümüzde zemin dok...
Killer özel durumları dışında saf olarak çok nadir olarak bulunurlar ve daha büyük boyutlu siltle ince kum 
karışımına gir...
Ancak zemin içerisindeki su miktarı asıntı oluşturacak düzeyden daha az olduğu ve granüler malzemenin 
(silt, kum, vs.) ol...
Doğada çoğu zaman saf killer çok nadir olarak bulunurlar. Yaygın olarak saf killer farklı granülometrik 
dağılıma sahip da...
4. KİLLER VE MİNERALOJİSİ 
Kil Nedir; Kil hidratlı alüminyum ve magnezyum silikatlardan oluşan doğal bir ikincil mineraldi...
4.2. KİL MİNERALLERİNİN SINIFLANDIRILMASI 
Kil mineralleri öylesine karmaşık bir kristal yapısı gösterirler ki günümüze ka...
Doğada yaygın olarak bulunan kil türleri
Aynı gruba ait kil minerallerinin birbirine benzer mühendislik özellikleri gösterdikleri görülmüştür. 
Bundan dolayı kille...
Mika grubu killerin yapıları Klorit grubu killerin yapıları 
Kil minerallerinin taramalı elektron mikroskoptaki görüntüsü ...
5. JEOTEKNİK UYGULAMALARDA KARŞILAŞILAN ZEMİN PROBLEMLER 
 Jeoteknik uygulamalarda, her projede zeminlerle ilgili bazı pr...
Konsolidasyon oturma olayının şematik gösterimi Farklı oturmanın şematik gösterimi 
Zeminlerde gözlenen farklı oturmanın g...
Zeminlerde gözlenen normal ve farklı oturmaların görüntüsü
Şişme (Kabarma) Problemleri 
Zeminler sahip oldukları kimyasal özelliklere bağlı olarak bazen suyla etkileşimlerinde anorm...
Zeminlerde gözlenen şişme kabarma ve yapılara verdiği hasarların gösterimi
Zeminlerde gözlenen şişme kabarma ve yapılara verdiği hasarların gösterimi
5.2. Yenilme Problemleri 
Bütün mühendislik yapıları (binalar, köprüler, karayolları, barajlar vs.,) zemin veya kaya tabak...
Temel zemininin göçmesinin şematik gösterimi 
Temel zeminin göçmesi sonucu hasar gören binaların görüntüsü
Kazı ve Şevlerin Kayması Problemleri 
Zemin yüzeyinin eğik olması durumunda, şev açısı ve yüksekliğe bağlı olarak, zemin k...
Doğal şev kaymasının görüntüsü Yapay şevin (yol yarması) görüntüsü 
İstinat Yapılarında Gözlenen Problemler 
Kazı ve dolgu...
İstinat yapılarının türleri a. Ağırlık duvarları, b. Kazık duvarlar, c. Konsol duvarı d. Ankraj Duvarı 
Yapay şevlerin ve ...
Yapay şevlerin ve istinat yapıların kaymasının görüntüsü
5.3. Zeminlerin İnşaat Malzemesi Olarak Kullanılması Halinde Karşılaşılan Problemler 
İlk çağlardan beri insanlar binaları...
Yıkılan bazı barajlardan görüntüler 
5.4. Yeraltı Yapılarında Karşılaşılan Problemler 
Zemin tabakaları içine gömülü yapıl...
Zarar gören bazı yer altı boru hatları, tüneller vs.
Zarar gören tünel görüntüsü 
Zarar gören boru hattının görüntüsü
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Zemin Mühendisliğine Giriş

7,906 views

Published on

İnşaat Mühendisliği Zemin Mühendisliğine Giriş Ders Notları

Published in: Engineering
  • Sex in your area is here: ❤❤❤ http://bit.ly/39sFWPG ❤❤❤
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here
  • Dating direct: ❶❶❶ http://bit.ly/39sFWPG ❶❶❶
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here

Zemin Mühendisliğine Giriş

  1. 1. SUNU PLANI 1. ZEMİN MEKANİĞİNİN TARİHÇESİ 2. ZEMİNİN TANIMI 3. ZEMİNLERİN OLUŞUM MEKANİZMASI VE ZEMİN TÜRLERİ 3.1. FİZİKSEL AYRIŞMA 3.2. KİMYASAL AYRIŞMA 3.3. ZEMİNLERİN OLUŞUMU 3.4. ZEMİNLERDE YAPI VE DOKU KAVRAMI 4. KİLLER VE MİNERALOJİSİ 4.1. KİL MİNERALLERİNİN OLUŞUMU 4.2. KİL MİNERALLERİNİN SINIFLANDIRILMASI 5. JEOTEKNİK UYGULAMALARDA KARŞILAŞILAN ZEMİN PROBLEMLER 5.1. TEMELLERİN DEFORMASYON PROBLEMLERİ 5.2. YENİLME PROBLEMLERİ 5.3. İNŞAAT MALZEMESİ OLARAK KULLANILAN ZEMİLERDE KARŞILAŞILAN PROB. 5.4. YER ALTI YAPILARINDA KARŞILAŞILAN PROBLEMLER 6. ZEMİN MEKANİĞİ İLE İLGİLİ BAZI TERİMLER
  2. 2. 1. ZEMİN MEKANİĞİNİN TARİHÇESİ - İnsanlar çok eskiden beri zeminleri ya temel olarak yada yapı malzemesi olarak kullanmışlardır. - Eski mısırlılar, Babilliler, Çinliler ve Hintliler nehir taşkın düzlüklerindeki sedleri inşa etmeyi biliyorlardı. - Dünyanın her tarafında yapılmış eski mabet ve anıtlarda bir şekilde toprak veya kaya kullanmışlardır. - Ortaçağdaki Avrupalı mimarlar ve yapı ustaları büyük yapılarda oluşan oturmaları gözlemişlerdir. - İskandinavyalılar yumuşak killerde evlerin altına destek olarak ahşap kazıklar kullanmışlardır. - 18. yy.’da Coulomb’un istinad yapılarında geliştirdiği toprak basınç denklemleri günümüzde kullanılmaktadır. - Zeminlerin kayma dayanımı için en yaygın teori adını Coulomb’dan almıştır. - Bir sonraki asırda Collin ve Darcy ve İskoçyalı Rankine önemli keşifler yapmışlardır. - Gregory demiryolu yarmalarının duraylılığını sağlamak için yatay drenlerden ve sıkıştırılmış toprak dolgu payandalarından yararlanmışlardır. - 20. yüzyılın başına kadar İskandinavya da ve özellikle de İsveç de bu alanda önemli gelişmeler olmuştur. Atterberg killerde bu gün halen geçerli olan kıvam limitlerini geliştirmiştir. - 914-1922 arasında İsveç devlet demiryolları Geoteknik komisyonu, liman ve demiryollarında meydana gelen bazı önemli yenilme durumlarıyla ilgili araştırmaları sırasında geoteknik mühendisliğinde pek çok önemli kavram ve aletleri geliştirmiştir. - Şevlerin duraylılığı ile ilgili hesaplama yöntemleri geliştirmiştir. - Ağırlık düşürme, piston ve diğer tür örnek alıcıları yeraltı araştırmaları sırasında geliştirmişlerdir.
  3. 3. - Killerin hassasiyeti ve gözeneklerde suyun sıkışmasıyla dışarı atılması anlamına gelen konsolidasyon gibi önemli kavramaları keşfetmişlerdir. - Jeoloji ile inşaat mühendisliği teknolojisinin bir bileşimi olan geoteknik kelimesini ilk olarak kullanmıştır. - İsveçteki bu erken gelişmelere rağmen zemin mekaniğinin babası bir Avusturalyalı olan Prof. Karl Terzaghi’dir. - Zemin mekaniğinin ilk modern kitabı Erdbaumekanik’i 1925’de yayınlamıştır ve aslında “zemin mekaniği” ismi kökeni almanca olan bu kelimenin doğrudan tercümesidir. - Zemin mekaniğinin ilerlemesinde önemli payı olan bir diğer isim Harvard Üniversitesinde 1932’den 1969’a kadar çalışan Prof. Arthur CASAGRANDE’dir. - Yakın geçmişte ise zemin mekaniği problemlerinin çözümünde istatistik ve bilgisayar programları kullanılmaya başlanmıştır. (Geoslope, Slide, Plugsis vs.) 2. ZEMİNİN TANIMI Zemin terimi inşaat mühendisleri, jeoloji mühendisleri ve farklı diğer disiplinler tarafından kaya kütlesinin üst yüzeyinde bulunan gevşek mineral ve organik maddeler topluluğu olarak yada yerkürenin kabuğunun dış kısmını oluşturan, taneli, boşluklu maddeler (malzeme) topluluğu olarak tanımlanır
  4. 4. Zemin profilinin genel görüntüsü - Genel olarak bir zemin profili tane, su ve hava’dan meydana gelir. Bu zemin bileşenleri koşullara bağlı olarak farklı oranlarda bulunabilir. Aşağıdaki diyagramda yoğunlaştırılmış bir zemin profili görülmektedir Yoğunlaştırılmış zemin profili
  5. 5. 3. ZEMİNLERİN OLUŞUM MEKANİZMASI VE ZEMİN TÜRLERİ - Yeryüzündeki zeminleri oluşum mekanizmasına göre ikiye ayırmak mümkündür. Bunlardan ilki yerinde oluşmuş (kalıntı yada residuel) zeminler diğeri ise taşınma (sürüklenme) sonucu oluşmuş zeminlerdir. Bu zemin grupları da oluşum mekanizmaları, taşınma ortamları, birim türleri vb gibi faktörlere bağlı olarak kendi içerisinde farklı gruplara ayrılmaktadırlar. - Zemin, kayaçların fiziksel parçalanması ve kimyasal ayrışmasıyla oluşur. Milyonlarca yıldan beri (bazı kaynaklara göre 4 500 000 000 yıldan beri), kayalar zeminlere, zeminlerde kayalara dönüşmektedir. Aşağıdaki şekilde görülen süreç halen devam etmektedir. Kayaç - zemin oluşum döngüsü
  6. 6. - Bu döngüde temel etken kayaçların ayrışmasıdır. Ayrışma sözcüğü genel anlamda, mekanik parçalanmayı, kimyasal bozulmayı ve alterasyonu içerir. Ayrışma olayı doğal faktörler ve insanların faaliyetleri etkisiyle oluşur. Ayrışma yüzeyden derine doğru ilerler ve bir ayrışma zonu teşkil eder. Ayrışma zonunun derinliği ve ayrışmanın özelliği, kaya türüne, ayrışmaya neden olan faktörlere, topografik koşullara ve ayrışmış kısmın erozyona uğramasına bağlıdır. Kayaçların ayrışmasına neden olan pek çok faktör vardır, bunlar; - Sıcaklık değişmesi, - Erime, - Çabuk soğuma, - Donma-çözünme, - Sızan suların kimyasal etkisi, - Bitki kökleri ve organizmanın etkisi, - Gaz çıkışları’ dır. Zemin oluşumuna etki eden faktörler - Ayrışmanın tipi esas olarak iklim koşullarına bağlıdır. Ayrışmada ana etkenler iklim bölgelerine göre faklılık gösterir. Kurak bölgelerde sıcaklık, soğuk bölgelerde donma-çözünme, tropik bölgelerde ise sıcaklık, nem ve bunların sonucu oluşan kimyasal olaylardır. Ayrışmayı fiziksel ve kimyasal ayrışma olarak iki grupta toplamak mümkündür. Aynı yerde bu iki ayrışma türünün de etkin olması mümkündür. 3.1. FİZİKSEL AYRIŞMA - Fiziksel ayrışma kayaçların, herhangi bir kimyasal ayrışmaya uğramadan küçük parçacıklara ayrılmasıdır. Fiziksel ayrışmada ana etken basınç değişmesidir. Basınç değişikliğini oluşturan nedenlere göre de fiziksel ayrışma, termik ve mekanik ayrışma olmak üzere ikiye ayrılır. Fiziksel ayrışmada ana etken olan basıncın değişme nedenleri ise;
  7. 7. - Kayaçlar üzerinden yük kalkması (erozyon, buzul erimesi, heyelan, vb.) - Süreksizliklerde suyun donma ve erimesi, - Yeni kristallerin oluşumu, - Sıcaklığa bağlı olarak hacim değişmesi, - Bitkilerin etkisidir. - İklim koşullarına bağlı olarak gelişen fiziksel ayrışma genellikle yüzeyseldir. Kayaçların Üzerinden Yük Kalkması Kayaçların ayrışmasında en önemli ve ilk adım, kayaçların üzerinden yük (jeolojik yük) kalkmasıdır. Yük kalkması, tektonik hareketler, erozyon, buzul erimesi ve kitle hareketleri sonucu oluşur. Bu olayda yüzeydeki hava basıncı hava basıncı etkisi ihmal edilebilecek kadar azdır. Buna karşılık su ve kayaçlardan ileri gelen basınç önemlidir. Örneğin denizlerde her 10 m’de, karalarda ise her 4-5 m’ de bir 1 kg/cm2’lik bir basınç artışı söz konusudur. Yük kalkması sonucu kayaçlarda kalıcı gerilmeler oluşmakta ve kalıcı gerilmelerin etkisiyle de kayaçların yüzeyinde ve yüzeye yakın yerlerde genelde topografyaya paralel yada konsantrik çatlaklar oluşmaktadır. Bu yolla oluşan çatlaklar boyunca kayaçta, hava, su ve bitki köklerinin etkisi kolaylaşmakta ve ayrışma olayını hızlandırmaktadır. Çatlak Sularının Donması Atmosfer koşullarında donan suyun hacmi % 9 oranında artmaktadır. Donan sudaki hacim artması ise basıncın yükselmesine neden olur. Özellikle yüksek dağlarda ve nemli iklimlerde donma olayı daha da etkilidir. Kayaçların yüzey ve yüzeye yakın çatlakları içine dolan yağış suları sıcaklığın sıfırın altına düşmesiyle donar ve kayacın çatlak yüzeylerine basınç yapar. Donan suyun erimesiyle basınç ortadan kalkar. Bu şekilde uzun zaman tekrarlanan donma-erime olayı kayaçların parçalanmasına, ufalanmasına ve kaya düşmelerine neden olur. Parçalanan ufalanan, düşen parçalar topografyaya bağlı olarak olduğu yerde yada yamaç eteklerinde birikir ve yamaç molozlarını oluştururlar.
  8. 8. Çatlaklara suyun dolması, genleşmesi ve kayacı ayrıştırmasının şematik görünümü Donma çözünme döngüsü sonucu dağın yamacında oluşan yamaç molozu Yeni Kristallerin Oluşması Yağış suları, kayaçların içerdiği süreksizlikler ve boşluklar boyunca derinlere doğru hareket ederler. Hareketleri esnasında değişik minerallerden oluşmuş kayaçlardan geçerler. Bu geçiş esnasında bazı mineralleri eritirler. İçinde bol mineral eritmiş suda sıcaklık ve basınç değişimi yada buharlaşma olursa mineral konsantrasyonları artar ve geçtikleri çatlaklarda yeniden kristallenerek yeni mineral oluştururlar. Kristallerin oluşması ve büyümeleri, aynen suyun donmasına benzer şekilde, çatlak yüzeylerine basınç yaparlar. Meydana gelen basınç kayacın direncinden fazla olursa kayaç parçalanır. Örneğin anhidritli bir ortamda, anhidrit suyun etkisiyle Jips’e dönüşür ve bir hacim artması oluşur. Hacim artması da basınç oluşturarak kayaçların parçalanmasına, ufalanmasına neden olur. Yeniden kristallenen minerallerin şematik gösterimi
  9. 9. Sıcaklık Değişmesi Doğadaki malzemeler, sıcaklığın artmasıyla genleşir, azalmasıyla büzülür. Gün boyu güneş ışınları etkisinde kalan kayaçlar ısınır, gece ise soğur. Genleşme ve büzülme olaylarının uzun zaman ve devamlı olması halinde kayalarda fisür ve çatlaklar oluşur ve olayın sürekliliği sonucunda kayalarda parçalanmalar ufalanmalar meydana gelir. Aslında kayaçlara ısı iletkenliği açısından bakıldığında, kötü iletkendirler, bu nedenle yüzeylerdeki sıcaklık, derinlere göre daha yüksek olur. Sıcaklık değişiminin kaya kütlesi üzerindeki aşındırma etkisi Genleşme ve büzülme olayında, kayacın mineralojik bileşimi ve tane boylarının önemi büyüktür. Koyu renkli mineraller, açık renkli minerallere oranla daha çok ısı absorbe eder. Bunun sonucunda aynı kayaçta farklı noktalarda, farklı genleşme oluşur. Farklı genleşme farklı basınçlara neden olur ve kayaç daha kolay parçalanır. Bu tür ayrışmaya termik ayrışmada denir. Bitkilerin Etkisi İklim koşullarına bağlı olarak gelişen bitki türleri, kayaçların ayrışması üzerinde etkili olmaktadır. Kayaçlar üzerinde yetişen bitkilerin kökleri, kayaçların çatlakları içinde, bitkinin gelişmesine paralel olarak gelişir ve büyürler. Gelişime bağlı olarak kalınlaşan kökler, kayaçların çatlak yüzeylerine basınç oluştururlar. Basıncın etkisiyle çatlaklar daha da gelişir bir yerden sonra kayaç parçalanmaya başlar. Bitki köklerinin mekanik etkisi yanında parçalanmadan dolayı suların kayaç içine sızması kolaylaşır . Ayrıca bitki artıkları ve çürümeleri sonucu oluşan humik asitler de kimyasal ayrışmayı hızlandırır.
  10. 10. Ağaç kökünün kaya kütlesi üzerindeki ayrıştırma etkisi 3.2. KİMYASAL AYRIŞMA Kimyasal ayrışma, kayaçları oluşturan minerallerin kimyasal olaylar sonucunda ikincil minerallere dönüşmesidir. Buna kimyasal alterasyon da denilmektedir. Doğada iki tür kimyasal değişme (ayrışma) görülmektedir. Birincisi yüzeye yakın kısımlarda, ikincisi ise derinlerdedir. Yüzeye yakın ayrışma dış etkenlere yüzey sularına ve kayacın direncine bağlı olarak meydana gelir. Derindeki kimyasal ayrışma (alterasyon) yüzeyinin altında farklı derinliklerdeki olaylarla ilgilidir. Derinlerdeki değişmeye Gabro türü kayaçlardaki plajiyoklasların sasüritleşmesi, ultrabazik kayaçların serpantinleşmesi, gabroların uralitleşmesi, andezitlerin profillitleşmesi gibi olaylar örnek olarak verilebilir. Yüzeysel kimyasal ayrışmada en önemli etkenler, yağış suları, oksijen, karbondioksit ve organik asitlerdir ve oksijen miktarına bağlıdır. Ayrıca suda eriyen tuz ve asitlerle birlikte humik asitlerde kimyasal ayrışmayı hızlandırır. Kimyasal ayrışmada etkili olan diğer bir faktörde suyun pH derecesidir. Tüm bu etkenlere bağlı olarak gelişen kimyasal reaksiyonlar oksidasyon, hidratasyon, karbonasyon, kayaçların erimesi ve hidrolizdir. Oksidasyon Oksijenin etkisiyle meydana gelen bir olaydır. Oksijen havada bulunduğu gibi suda da erimiş halde bulunabilir. Bu tür suların, asitlerin, bakteri ve tuzların etkisi oksitlenmeyi hızlandırır. Bu şekildeki kimyasal değişme dışa ısı verme (exotermic) niteliğindedir. Sıcaklığın serbest kalmasıyla ikincil mineraller şekillenir. Bu şekilde meydana gelen minerallerin hacimleri büyük yoğunlukları küçüktür.
  11. 11. Oksidasyon neticesinde kayada meydana gelen ayrışmanın görüntüsü Hidratasyon Mineralleri su alması sonucu yeni minerallere dönüşmesi olayıdır. Bunun en güzel örneği anhidritin su alarak Jips’e dönüşmesidir. Hidratasyon sonucu büyük bir hacim artışı meydana gelmektedir. Örneğin anhidritin jips’e dönüşmesi sonucu % 60 oranında bir hacim artışının olduğu bilinmektedir. Hacim artması büyük basınçların meydana gelmesine neden olmaktadır. Basınç ise kayaçlarda kırık ve çatlakları oluşturmaktadır. Kayada Hidratasyon olayı sonucu meydana gelen ayrışmanın görüntüsü
  12. 12. Karbonatlaşma Bir tür ayrışma türüdür. İkincil karbonat bikarbonatlar, kalsiyum oksit, magnezyum, potasyum ve diğer elementler gibi, bazı ayrışma ürünleriyle karbondioksitin birleşmesi sonucu meydana gelirler. Tüm yüzey suları, erimiş halde atmosferik orijinli karbondioksit içerirler. Ayrışmış kayaçlardan süzülen bu tür sular, çatlak ve tabaka yüzeylerinde kristalleşerek yüzey tortularını oluştururlar. Erime Kayaçların ve minerallerin erimesi de kimyasal ayrışmanın bir türüdür. Suyun kayaçları eritme kabiliyeti, suyun saflığına, sıcaklığına ve reaksiyon zamanına bağlıdır. Yağış ve yüzey suları atmosfer tarafından zenginleştirilmiş oksijen, karbondioksit ve diğer maddeleri içerir. Bu sular yeraltına süzülürken, topraktaki organik maddelerin bozuşmasına ve ayrışmasına neden olurlar. Yüzey tortullaşmasının görüntüsü Erimiş kayaç görüntüsü Hidroliz Bu ayrışma türü de çok silikatlar üzerinde etkili olur. Suyun kimyasal etkisi , H ve OH iyonlarına ayrılmasına bağlı olarak yükselir. Suyun iyonlara ayrılması sıcaklığa, karbondioksit miktarına ve asitlere bağlı olarak artar. Asidik ortam hidrojen iyonlarına bağlı olarak yükselir. Silikatların kimyasal ayrışması sonucu değişik kil mineralleri ortaya çıkar. Örneğin feldspatların ayrışması sonucu kaolen, illit gibi değişik türden kil mineralleri oluşur. Kimyasal ayrışma sonucunda kayaçların hacmi (% 5-30) oranında artar. Bu artış kayaçların kimyasal yolla ayrışmasını tetikler.
  13. 13. 3.3. ZEMİNLERİN OLUŞUMU Yer kabuğunu oluşturan zeminleri oluşumlarına göre yerli zeminler (residüal) ve sürüklenmiş (taşınmış) zeminler olarak ikiye ayırmak mümkündür. Taşınmış zeminlerde jeolojik açıdan alüviyon zemin, eolian zemin, buzul zemin, deniz zemin, koliviyon zemin, proklastik zemin olarak sınıflandırılır. Bu sınıflandırma zeminlerin oluşum türüne ve çökelme durumuna göre yapılmıştır. Aşağıdaki şekilde oluşumlarına göre zemin türleri görülmektedir. Oluşum Türlerine Göre Zeminler Yerli (Residüel) Zeminler Sürüklenmiş (Taşınmış) Zeminler Alüviyon Zeminler Eolin Zeminler Buzul Zeminler Deniz Zeminler Koliviyon Zeminler Piroklastik Zeminler - Taşkın Çök. - Alüvyal Teras. - Mansap Çök. - Göl Çök. - Delta Çök. - Pidmont Çök. - Till Çök. - Dere Çök. - Göl Çök. - Kıyı Çök. - Deniz Çök. - Lös Çök. - Dune Çök. - Talus Zem. - Yamaç Mol. - Heyelan Depo. - Ejekta - Pumis Oluşum türlerine göre zeminler
  14. 14. Yerli (Residüel) Zeminler Kayaların bulundukları yerde fiziksel, kimyasal ve biyolojik etkilerle parçalanarak ufalanması sonucu yerli zeminler oluşmaktadır. Yerli zeminler, granüller ve kil olmak üzere iki farklı şekilde veya karışık halde bulunabilir. Granüller yerli zeminler, kum ve çakıl parçaları halinde olup çimentolaşmış malzemenin çözünmesi ve yıkanması sonucu dirençli parçalar halinde çökelmiştir. Yerli killer ise silikatlı kayaçların bozulup dağılması, şeyllerin parçalanması ve kireçtaşlarındaki karbonatların çözülmesi şeklinde oluşmaktadır. Killerin karakteristikleri genellikle oluşturduğu kayaçların özelliklerini (yani kompozisyon, yapı, tabakalanma, vb.) yansıtmaktadır. Yerli zeminler oluştuktan sonra iklim, su, organik maddeler ile biyolojik etkileşim sonucu organik zeminlere dönüşebilir. Aşağıdaki şekilde yerinde oluşmuş zeminlerin sembolik gösterimi verilmiştir. Yerinde oluşmuş zeminler için kayadan toprağa dönüşüm aşamalarını gösteren sembolik yer altı profili
  15. 15. Sürüklenmiş (Taşınmış) Zeminler Alüviyon zeminler dere ve taşkınlarla taşınan yada çökeldiği yerde aşınmış zeminler olarak görülür. Eski ve mevcut dere yatakları içinde veya bunların teraslarında birikmiştir. Alüviyon çökeller dere yataklarının eğim değiştirdiği yerlerde (kanyon ağızlarında, düzlükler vb.) başlar ve jeolojik zaman içinde genellikle tabaklar halinde birikirler. Eolin zeminler aşınmış kayaların rüzgar etkisiyle taşınması ve çökelmesi sonucu oluşmuşlardır. Lös (kalkerli tabakalanmamış siltler kumlu veya killi siltler) ve kum dune (üniform ve yuvarlak taneli kum tepeleri, yığıntıları, tabakaları vb.) zeminler bu tip sürüklenmiş zeminlerin en yaygın olarak görülenleri olup genellikle düşük yoğunluktadır. Koliviyon zeminler yamaçlarda ve dağ eteklerinde görülen ve gravite ile buralara çökelmiş zeminlerdir. Bu tip zeminler aşınmış, parçalanmış kayaların gravite ile çökelmesi ve birikmesiyle oluşur. Talus dağ eteklerinde zaman içinde kaya parçalarının ve kırıntılarının çökelmesi yamaç molozu ise dağların yamaçlarında kaya parçalarının çökelmesi ve zamanla parçalanması sonucu oluşan birikintilerdir. Genellikle düşük yoğunlukta olup stabil değildirler. Buzul zeminler buzul hareketiyle düzlüklere, göllere ve akarsu yataklarına taşınmış ve buralarda çökelmiş zeminlerdir. Genellikle çok farklı boyutta (çakıldan kile kadar) ve tabakalanmamış olup bozuşma dereceleri jeolojik yaşına ve bozuşmanın tipine bağlı olarak değişir. Proklastik zeminler, ejekta (volkanik kül) ve pumis (volkanik olmayan zeminler ile lavların karışımı ve lav akıntısı) şeklinde görülür. Volkanik lavların gravite veya rüzgar ile taşınması ve daha sonra çökelmesi sonucu oluşur. Çökeldiği yerde ilave aşınmalar ve tekrar yer değiştirmesi sonucu aşırı derecede aşındığından dolayı yüksek plastisiteli ve sıkışabilir zeminlerdir. Aşağıdaki şekilde kaya ve zemin formasyonları arasındaki karşılıklı ilişkinin özeti ve genel görünümü sunulmuştur.
  16. 16. Kaya ve zemin formasyonları arasındaki karşılıklı ilişkinin özeti ve genel görüntüsü
  17. 17. 3.4. ZEMİNLERDE YAPI VE DOKU KAVRAMI Doğada bulunan zeminler kohezyonlu zeminler ve kohezyonsuz zeminler olmak üzere iki gruba ayırmak mümkündür. Kohezyonlu zeminler; eğer zemini meydana getiren taneler kil partikülleri yada başka bağlayıcı maddeler yardımıyla kendi kendini dağılmadan bir arada tutabiliyor ise bu şekildeki zeminlere kohezyonlu zeminler, eğer zemini meydana getire taneler kendi kendini bir arada tutamıyor dağılıyor ise bu şekildeki zeminlere de kohezyonsuz zeminler denir. Kohezyonlu zeminler sadece kil partiküllerinden oluşabileceği gibi farklı granülometrik dağılıma sahip tanelerden de meydana gelmiş olabilir. Kohezyonsuz zeminler ise genellikle kil ihtiva etmeyen farklı granülometrik dağılıma sahip tanelerden oluşur. Zeminler çökeldikleri ortamda jeolojik zamana bağlı olarak farklı oranda gerilmelere (litostatik, kıvrımlanma, kompaksiyon, konsolidasyon, ek yükleme vs.) maruz kalırlar. Bu gerilmeler zeminin dokusunda oldukça önemli rol oynarlar. Genel olarak zemin dokusu terimini sadece zemini oluşturan tanelerin, tanelerin oluşturduğu kümelerin, geometrik dizinimlerini üç boyutlu görünümünü ifade ederken, zemin yapısı terimi granüler tanelerin veya mineral taneciklerinin geometrik dizilimi ve bunlar arasında etkiyen partiküller arası kuvvetleri ifade eden daha kapsamlı bir terimdir. Yapı ve doku kavramı çoğu kez birbirinin yerine kullanılsa da bu iki terim farklı anlamlar içerir. Bazı araştırmacılar zeminlerin doku kavramını farklı şekilde ele almışlardır. Örneğin Holtz ve Kovaks zeminin dokusunun onun görünümü veya verdiği his ve partiküllerin şekli ve göreceli boyları ile bunların zemin içerisindeki oranına veya dağılımlarına bağlı olacağını söylemiştir. Buna göre zemin dokularını iri taneli ve ince taneli olmak üzere ikiye ayrılır. Bu ayrım için en uygun boyut çıplak gözle ayırt edilebilen tane boyudur.
  18. 18. Kohezyonlu Zeminlerde Yapısı ve Doku Birkaç kil partikülünden yola çıkarak kohezyonlu zemin dokularını basit bir sistem içinde sınıflandırmak mümkün değildir. Tek tane yada tek partikül oluşumları tabiatta sık gözlenen bir olay değildir ve sadece bazı özel çevre şartlarındaki çok sulu su-kil ortamlarında gözlenmektedir. Taramalı elektron mikroskobisiyle tamamı kilden oluşan zeminler üzerinde son zamanlarda yapılan çalışmalar münferit kil partiküllerinin daima agrega veya topaklanmış halde gruplanmış olarak domain teşgil ettiğini göstermektedir. Domainler bir araya gelmek suretiyle görünür ışık mikroskobunda görülebilecek kadar büyük olan clusterleri oluşturmaktadır. Clusterlerde bir araya gelerek pedleri ve hatta ped gruplarını oluşturmaktadır. Pedler mikroskop olmadan görülmektedir. Pedler eklemler ve fisürlerle bir araya gelmek suretiyle zeminin makro dokusunu oluşturmaktadır. Zemin mikro dokusunun ve makro dokusunun şematik diyagramı
  19. 19. Zeminlerin sahip oldukları dokular teknolojinin ilerlemesiyle birlikte daha anlaşılır hale gelmiştir. Günümüzde zemin dokularını mikro ölçekte tanımlayabilmek için iki yöntem kullanılmaktadır. Bunlardan ilki ince kesit yöntemi ikincisi ise taramalı elektron mikroskop yöntemidir. İnce kesit yönteminde örselenmemiş zemin örnekleri reçineye batırılarak dondurulur ve dondurulan zemin örneğinden ince kesit yapılır, daha sonra bu ince kesitler polarizen mikroskopta incelenerek zeminlerin sahip oldukları dokular değerlendirilir. Taramalı elektron mikroskop yönteminde ise zemin numunesi altın yada gümüşle kaplanarak elektron bombardımanına tutulur ve yansıyan elektronlardan görüntü elde edilerek zeminlerin dokuları hakkında değerlendirme yapılır. Aşağıdaki fotoğraflarda zeminlerden elde edilen ince kesit ve elektron mikroskop görüntüleri verilmiştir. Zeminde yapılmış ince kesitin polarizen mikroskopta görüntüsü Sıkıştırılmış bir zeminin elektron mikroskoptaki görüntüsü
  20. 20. Killer özel durumları dışında saf olarak çok nadir olarak bulunurlar ve daha büyük boyutlu siltle ince kum karışımına girdiğinde kilin bazen taneler arasında köprü görevi yaptığı, bezende kendi arasında kümelendiği görülmektedir. Killerin yapılarını etkileyen en önemli unsur içerdikleri su muhtevalarıdır. Su-kil karışımlarında (asıltı) tanelerin birbirleriyle ilişkileri başlıca dört şekilde tariflenmiş ve aşağıdaki şekilde sunulmuştur. Bunlar sırasıyla; Dağınık (disperse): kil daneleri arasında yüz-yüze dokunma yok, Kümelenmiş (aggregated); birçok kil danesi arasında yüzey-yüzeye dokunma var, Yumaklanmış (flocculated); kil kümeleri arasında yüz-yüze ve kenar-yüze dokunma oluşmuş, Ayrık (defloculated); taneler kümelenmiş, ancak kümeler arasında bağ yok. 1. Dağınık (Dispers) 2. Kümelenmiş (aggregate) 3. Yumaklanmış (flocculated) 4. Ayrık (defloculated) Su-kil karışımında gözlenen doku çeşitleri
  21. 21. Ancak zemin içerisindeki su miktarı asıntı oluşturacak düzeyden daha az olduğu ve granüler malzemenin (silt, kum, vs.) olduğu durumlarda tane dizilimleri yukardaki tanımlanan modelden farklı olmaktadır. Aşağıdaki şekilde temel partikül dizilimleri şematik olarak görülmektedir. Kilde bireysel dane gruplanmaları Kum ve silt te bireysel dane gruplanmaları Kil grupları dizilimi Tam belirlenmemiş dizilim Kille kaplanmış silt ve kum dizilimi Temel partikül dizilimlerinin şematik görünüşü (a) Bireysel kil levhacığı etkileşimi, (b) Bireysel silt ve kum partikülü etkileşimi, (c) Kil levhacıklarının grup etkileşimi, (d) Kaplanmış silt veya kum partikülü etkileşimi, (e) Kısmen fark edilebilir partikül etkileşimi
  22. 22. Doğada çoğu zaman saf killer çok nadir olarak bulunurlar. Yaygın olarak saf killer farklı granülometrik dağılıma sahip daneler (silt, kum, çakıl) arasında bağlayıcı görevi üstlenmektedir. Bu tür karışımlardan oluşan zeminlerin dane dizilimleri aşağıdaki şekilde görülmektedir. Düzensiz kümelenmeler Kil birleştiriciler Düzenli kümelenmeler Örgülenmiş kümelenmeler Killi zeminde matris Daneli zemin matrisi Tane dizilimlerinin oluşması
  23. 23. 4. KİLLER VE MİNERALOJİSİ Kil Nedir; Kil hidratlı alüminyum ve magnezyum silikatlardan oluşan doğal bir ikincil mineraldir. Dane boyutu 2 mikron yada daha küçüktür ve aynı boyuttaki başka minerallerden farklı olarak su ile karıştırıldığında çamur oluşturur. Hamur halinde şekil verilebilecek kadar plastisiteye sahipken, pişirildiğinde büyük dayanım artışları gösteren bir katıya dönüşür. Islatıldığında genellikle hacim artışı gösterir, kurutulduğunda ise hacmi azalır ve çoğunlukla çatlar. Killer sadece zemin mekaniği ile ilgilenen bilim dalın değil aynı zamanda tarım, ormancılık, seramik endüstrisi ve tıpta da önemli bir endüstriyel gereçtir. Killer birçok durumda jeoteknik uygulamalarda kullanılmaktadır. Dolgu barajları ve atık depolarının geçirimsizliğinin sağlanması, göletlerin su tutması için ve kazıldığında kendini tutamayan zeminlere pelteleşebilir bulamaç halinde etkin destek sağlamak amacıyla kullanılır. İri malzemeli zeminlere küçük oranda katıldığında bağlayıcı görevi yaparlar. Ancak kilin ortamda varlığı önemli mühendislik sorunları oluşturduğu için istenmeyen bir malzemedir. Kolloid Nedir; Eşdeğer tane çapı 2 mikron veya daha küçükse bu taneler için kil adı kullanılmaktadır. Tane boyutu 50-2000 A ünitesi ise bu eşdeğer küre çapına Kolloid denilmektedir. 4.1. KİL MİNERALLERİNİN OLUŞUMU Kil mineralleri kayaçları oluşturan birincil minerallerin özellikle silika grubu minerallerin ayrışmasıyla, çözeltilerin kristalleşmesiyle, bu minerallerin hidrotermal ortamda değişimi, diyajenezi ve yeniden yapılanmasıyla bulundukları ortamda yada taşınıp çökelmek koşuluyla doğal olarak farklı ortamlarda oluşurlar. Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte yapay olarak laboratuar koşullarında da kil mineralleri oluşturulmaktadır.
  24. 24. 4.2. KİL MİNERALLERİNİN SINIFLANDIRILMASI Kil mineralleri öylesine karmaşık bir kristal yapısı gösterirler ki günümüze kadar üzerinde tam anlaşma sağlanan bir sınıflandırma sistemi geliştirilememiştir. Killerin sınıflandırılmasında aşağıdaki üç etken rol oynamaktadır; Bir hücre veya tabakanın kalınlığı, Tabakanın di- veya tri-oktahedral özelliği, Tabakaların diziliş ve diziliş düzeni. Tüm kil mineralleri iki, üç veya dört tabakalı kristallerden oluşmuştur. Bu tabakalar arasındaki zayıf bağların varlığı su ve diğer iyonların buralara yerleşmesine izin vermektedir. Genel olarak kil grupları; 1- Kaolinit - Serpantin Grubu, 2- Profillit - Talk Grubu, 3- Smektit Grubu, 4- Vermikülit Grubu, 5- Mika Grubu (illit), 6- Gevrek Mika Grubu, 7- Klorit Grubu, 8- Karışık Tabakalı Killerdir. Kil türleri grafik halinde aşağıda sunulmuştur (Şekil x).
  25. 25. Doğada yaygın olarak bulunan kil türleri
  26. 26. Aynı gruba ait kil minerallerinin birbirine benzer mühendislik özellikleri gösterdikleri görülmüştür. Bundan dolayı killerin kristal yapılarının saptanması mühendislik amaçları için killerin davranışını tahmin etmek bakımından son derece yararlıdır. Doğada en yaygın kil grupları ise kaolen grubu, illit grubu ve smektit grubu ve klorit grubu killerdir. Killerin mühendislik davranışına kabaca bakıldığında hacim değişimi (şişme-büzülme) bakımından smektit grubu killer çok aktif, kaolen grubu killer ise oldukça pasiftir. İllit grubuna ait killerin su aldıklarındaki hacim değişikliği davranışı ise smektit ve kaolen grubu killerin arasında yer alır. Kaolen, illit, smektit ve klorit grubu killerin yapısı ise aşağıdaki şekillerde gösterilmektedir. Smektit grubu killerin yapıları Kaolen grubu killerin yapıları
  27. 27. Mika grubu killerin yapıları Klorit grubu killerin yapıları Kil minerallerinin taramalı elektron mikroskoptaki görüntüsü aşağıdaki fotoğrafta verilmiştir.
  28. 28. 5. JEOTEKNİK UYGULAMALARDA KARŞILAŞILAN ZEMİN PROBLEMLER  Jeoteknik uygulamalarda, her projede zeminlerle ilgili bazı problemler karşımıza çıkmaktadır.  Yeterli bilgi ve tecrübe birikimine sahip olmayan mühendisler için bu problemler birçok durumda karmaşık ve şaşırtıcı bir görünüm arz etmektedir  Bu bölümde, sık sık karşımıza çıkan bazı zemin problemlerine ait örnekler görüntülü olarak verilecek ve bu problemlerle ilgili önemli noktalara işaret edilecektir.  Bundan sonraki bölümlerde zeminlerin başlıca özellikleri ve mühendislik davranışları incelenecektir.  Uygulamada karşımıza çıkan problemler için yeterli çözümlerin geliştirilmesi ancak zeminlerin davranışını iyi kavramak ile mümkün olmaktadır.  Zeminler ile ilgili başlıca inşaat mühendisliği problemleri aşağıda özetlenmiştir. 5.1. TEMELLERİN DEFORMASYON PROBLEMLERİ Oturma (Konsolidasyon) Problemleri Bütün Mühendislik yapıları (binalar, köprüler, karayolları, barajlar, vb.) zemin veya kaya tabakları üzerine oturtulmaktadır. Yapıların kendi ağırlıklarından ve hareketli yüklerden kaynaklanan yüklerin tabii zemin veya kaya tabakasına aktarılmasını sağlayan sistemlere genel olarak temel adı verilmektedir. Yapı temellerinin zemin tabakaları üstüne oturtulması durumunda zeminin gerilme artışına bağlı olarak oturması (tanelerin birbirine yaklaşması, boşluk suyunun tahliye olması vs.,) kaçınılmazdır. Bu oturmalar yapı üzerinde çok zararlı etkiler yapabilmektedir. Ayrıca tabii zeminler çok heterojen yapılara sahip oldukları için özellikle yapının değişik noktaları arasında farklı oturmalar meydana gelmesi üst yapı üzerinde istenmeyen durumların ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Problemin tasarım aşamasında göz önüne alınmasını zorlaştıran husus zemindeki oturmaların çok uzun süre devam etmesidir. Dolayısıyla tasarım aşamasında üst yapıdan gelecek yükün iyi hesaplanması yapıların güvenliği açısından oldukça önemlidir.
  29. 29. Konsolidasyon oturma olayının şematik gösterimi Farklı oturmanın şematik gösterimi Zeminlerde gözlenen farklı oturmanın görüntüsü
  30. 30. Zeminlerde gözlenen normal ve farklı oturmaların görüntüsü
  31. 31. Şişme (Kabarma) Problemleri Zeminler sahip oldukları kimyasal özelliklere bağlı olarak bazen suyla etkileşimlerinde anormal hacimsel değişme davranışı gösterebilirler. Kil içeren zeminlerde rastlanan bir deformasyon problemidir. Bu değişiklik zemini oluşturan killerin türüyle ilgilidir, özellikle suya karşı hassasiyeti olan smektit grubu killerde bu probleme oldukça sık rastlanmaktadır. Projenin büyüklüğüne, önemine bağlı olarak şişme özellikleri belirlenen killer gerekli görüldüğü durumlarda sıyrılarak yapı temellerinde kullanılmazlar, yada farklı stabilizasyon teknikleri kullanılarak şişme özellikleri yapıya zarar vermeyecek düzeye getirilirler. Aşağıdaki fotoğraflarda zemin şişmesinin neden olduğu bazı görüntüler sunulmuştur. Zeminlerde gözlenen şişme kabarma ve yapılara verdiği zararın şematik gösterimi
  32. 32. Zeminlerde gözlenen şişme kabarma ve yapılara verdiği hasarların gösterimi
  33. 33. Zeminlerde gözlenen şişme kabarma ve yapılara verdiği hasarların gösterimi
  34. 34. 5.2. Yenilme Problemleri Bütün mühendislik yapıları (binalar, köprüler, karayolları, barajlar vs.,) zemin veya kaya tabakaları üzerine oturtulmaktadır. Yapıların kendi ağırlıklarından ve hareketli yüklerden kaynaklanan yüklerin doğal zemin ve kaya tabakalarına aktarılmasını sağlayan sistemlere genel olarak temel adı verilir. Yapı temellerinin zemin tabakaları üstüne veya içine oturtulması durumunda, yapıdan aktarılacak yükler altında zemin mukavemetinin aşılması durumunda göçme meydana gelmesi ve üst yapının güvenliğinin toptan tehlikeye girmesi söz konusu olmaktadır. İyi tasarlanmış bir temel sisteminin üst yapıdan gelen yükleri temel altı zemin tabakalarında göçme (yenilme) olmayacak şekilde aktarması gerekmektedir. Zemin yüzeyine yakın tabakaların yeterli sıkışma ve mukavemet özelliklerine sahip olmaması durumunda ise, yapı yüklerinin yapı yüklerinin daha derinlerdeki sağlam zemin veya kaya tabakalarına aktarılması, yani derin temel sistemlerinin (kazıklı temeller gibi) uygulaması yoluna başvurulması gerekmektedir. Bir çok inşaat projesinde uygulanacak temel sistemi ve temel altı zemin tabakalarının beklenebilecek davranış biçimi projenin yapılabilirliğini etkileyecek boyutlara ulaşabilmektedir. Zeminlerde yenilme problemleri genel olarak üç grupta toplanabilir. Bunlar; 1. Temel zemin göçmesi, 2. Şev kayması, 3. Dayanma duvarı (istinat) göçmesi biçiminde karşımıza çıkar. Temel Zemini Göçmesi Problemleri Zeminler üzerlerine gelen mühendislik yapılarının neden olduğu temel yüklerini taşıyamadığı durumlarda yenilirler ve mühendislik yapıları ya kısman yada tamamen zarar görür. Ayrıca yapımı tamamlanmış mühendislik yapıları ikincil etkilere ( deprem, patlatma sarsıntıları vs.,) bağlı olarak taşıma gücünü yitirirler ve bunlara bağlı olarak temel zemini göçmeleri gözlenebilir. Aşağıdaki şekillerde temel zeminin göçmesinin etkileri görülmektedir.
  35. 35. Temel zemininin göçmesinin şematik gösterimi Temel zeminin göçmesi sonucu hasar gören binaların görüntüsü
  36. 36. Kazı ve Şevlerin Kayması Problemleri Zemin yüzeyinin eğik olması durumunda, şev açısı ve yüksekliğe bağlı olarak, zemin kütlelerinin yerçekimi kuvveti etkisi altında kayması tehlikesi mevcuttur. Tabii şevlerde, kazı kenarlarında ve dolgu şevlerinde kaymaların meydana gelmesinin önlenmesi mühendislerin en karmaşık ve zor problemlerinden birini oluşturmaktadır. Kazı ve dolgularda güvenli şev açısının ve yüksekliğinin seçilebilmesi ve tabii şevlerin kaymaya karşı güvenlik katsayılarının belirlenebilmesi için zeminlerin kısa ve uzun süreli kayma mukavemetlerinin ve muhtemel kayma yüzeyinin saptanması gerekli olmaktadır. Aşağıdaki şekillerde doğal şev kaymasının şematik ve fotoğrafları sunulmuştur. Doğal şev kaymasının (Heyelan) şematik gösterimi
  37. 37. Doğal şev kaymasının görüntüsü Yapay şevin (yol yarması) görüntüsü İstinat Yapılarında Gözlenen Problemler Kazı ve dolgu şevlerin uzun süre tutunabilmesi için zemin kütlesinin önüne bir istinat yapısının yerleştirilmesi gerekmektedir. Ayrıca bazı durumlarda tabii şevlerin önünde ve liman yapılarında istinat yapıları kullanılmaktadır. Yaygın olarak kullanılan istinat yapıları arasında (kagir ve betonarme), palplanşlar, yerinde dökme kazıklar sayılabilir. Bu yapıların tasarımı için yapı arkasındaki zemin kütlesinden gelecek basınçların ve kazı tabanı seviyesi altındaki zeminlerin mukavemet ve sıkışabilirlik özelliklerinin belirlenmesi gerekmektedir. İstinat yapısının güvenliği (ve dolayısıyla arkasındaki zemin kitlesiyle üzerinde yer alan yapıların güvenliği) zemin özelliklerinin sağlıklı olarak saptanması durumunda saptanabilmektedir. Aşağıdaki şekillerde istinat yapılarının şematik görünümü ve iyi tasarlanmamış istinat yapılarında gözlenen yenilmeler görülmektedir.
  38. 38. İstinat yapılarının türleri a. Ağırlık duvarları, b. Kazık duvarlar, c. Konsol duvarı d. Ankraj Duvarı Yapay şevlerin ve istinat yapıların kaymasının görüntüsü
  39. 39. Yapay şevlerin ve istinat yapıların kaymasının görüntüsü
  40. 40. 5.3. Zeminlerin İnşaat Malzemesi Olarak Kullanılması Halinde Karşılaşılan Problemler İlk çağlardan beri insanlar binaların, ulaşım sistemlerinin, su toplama ve depolama yapılarının inşasında zeminleri inşaat malzemesi olarak kullanmışlardır. Bugün içinde karayolları ve havaalanları kaplamaları altında, su seddeleri ve toprak barajların inşasında birçok inşaat mühendisliği projesinde zeminler doğrudan inşaat malzemesi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Zeminlerin inşaat malzemesi olarak kullanılmasında yapının amacına uygun malzemenin seçilmesi, zeminin usulüne uygun olarak yerleştirilmesi ve sıkıştırılması gibi hususlara dikkat etmek gerekmektedir. Örneğin su tutan barajlarda esas amaç suyun yapı arkasında depolanması olduğuna göre zeminin su geçirgenliğinin düşük olması gerekmektedir. Diğer taraftan, yüksek barajların inşasında ekonomik kesitler elde edebilmek için mukavemeti yüksek malzemeler kullanılması gerekmektedir. Birbiriyle çelişkili bu amaçların sağlanabilmesi için barajın çekirdek kısmı ve şevlerin ayrı cins zeminlerden inşa edilmelidir. Gerek zemin yapılarında gerekse, gerekse kaplama ve temel altı dolgularında zemin mukavemeti ve sıkışabilirliği zeminin yerleşim sıkılığı ile doğrudan ilişkili olmalıdır. Dolayısıyla, toprak dolguların usulüne göre sıkıştırılarak yerleştirilmesi ve inşaatta kullanılacak zeminlerin sıkıştırılabilme (kompaksiyon) özelliklerinin incelenmesi gerekmektedir. Aşağıdaki görüntülerde uygun koşullarda sıkıştırılmayan zemin malzemesinin neden olduğu sorunlar görülmektedir. Yıkılan bazı barajlardan görüntüler
  41. 41. Yıkılan bazı barajlardan görüntüler 5.4. Yeraltı Yapılarında Karşılaşılan Problemler Zemin tabakaları içine gömülü yapıların tasarım ve inşası için arazide zeminlerin özelliklerinin davranış biçimlerinin belirlenmesi gerekmektedir. Zeminler içinde açılan tünellerin duraylılığı ve tünel kaplamasına gelecek toprak basınçlarının hesabı, zemin içine gömülü su boruları ve depoları gibi yapılarına ve bodrum duvarlarına gelecek basınçların hesabı, zeminlerle ilgili problemlerden bir kısmını oluşturmaktadır. Yer altı yapılarının tasarım hesapları sırasında zeminle ilgili özelliklerin dikkate alınması gerekmektedir. Aşağıdaki görüntülerde zemin koşulları dikkate alınmadan yapılan yer altı yapılarının nasıl zarar gördüğü sunulmuştur.
  42. 42. Zarar gören bazı yer altı boru hatları, tüneller vs.
  43. 43. Zarar gören tünel görüntüsü Zarar gören boru hattının görüntüsü

×