30.09.2014 N i İn ğd ZEMİN TÜRLERİ VE e ş To aa ÜÖZELLİKLERİ pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i liğ D Zemin cinsieniçin önemlidir? rs i B ö N lü ot m la ü rı • Zeminin sertliği, kohezyonu yarma kazısını, dolayısıyla çalışma yöntemi ve araç seçimini etkiler, • Zeminin cinsi, şev eğimini belirlemede önemlidir, 1 30.09.2014 N Kazı çalışmaları için zeminler i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i liğ D Zeminlerin e Sınıflandırılması rs i B ö N lü ot m la ü rı • • • • • Toprak Kompakt marn veya kil Parçalanmış kaya Katılaşmış kil Kaya Türdeş olmayan zeminler için genellikle zemin sınıfları içinde bulunan malzemenin yüzdesinin belirlenmesi yoluna gidilmektedir. Örneğin; %20 kaya içeren toprak. 2 30.09.2014 N Toprak işleri açısından zemin sınıflandırması : i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i liğ D Gevşek erZeminleri s Bö N lü ot m la ü rı -Gevşek zeminler -Kaya zeminler Önceden parçalanmadan el aletleri ve mekanik araçların küçük bir basınçla içlerine girebildikleri veya aletlerin vurulmasıyla gevşetilerek kazılabilen zeminlerdir. El aletleri veya başka araçlarla bloklar halinde çıkarılabilen çatlak veya ayrışmış kayalar da gevşek zemin olarak düşünülebilir. 3 30.09.2014 N Kaya Zeminler i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i liğ elle Bir toprak D işleri şantiyesinde yapılacak e ardışık işlemler rs i B ö N lü ot m la ü rı Kaya zeminler, patlayıcı maddelerle parçalanması gereken zeminlerdir. • Gevşek zeminlerde: Gerekliyse kazma ile gevşettikten sonra, kürekle kazma ve yükleme, taşıma ve boşaltma • Kaya zeminlerde: Mekanik parçalama veya patlayıcı maddelerle parçalama, kazmalama, yükleme, taşıma ve boşaltma 4 30.09.2014 N Mekanize bir toprak işi şantiyesinde ardışık aşamalar i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i De liğ rs i B ö N lü ot m la ü rı • Gevşek zeminlerde: Mekanik kazı araçlarıyla kazı, yükleme, taşıma ve boşaltma • Kaya zeminlerde: Patlayıcı madde ile parçalama, mekanik kazı aracıyla kazı ve yükleme, taşıma ve boşaltma Gevşek ya da kaya zeminler iki büyük zemin sınıfıdır. Bunlar sertlik derecelerine ve kohezyonlarına göre dört sınıfa ayrılırlar. 5 30.09.2014 N Gevşek Zeminler i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i liğ D KayaeZeminler i rs B ö N lü ot m la ü rı 1. Hafif ya da adi zeminler: Kuru veya nemli bitkisel zemin, kuru kum, toprakla karışık kum, ince veya kalın çakıl 2. Ağır veya killi zeminler: Taşla ve ince veya kalın çakılla karışık killi zeminler, killi toprak, kompakt marnlar, tüfler, yumuşak greler 3. Plastik killer: İçinde az veya çok oranda su bulunan killer. Kazıldıklarında çok yapışkandırlar ve kazıları güçtür. 4. Tabaka halinde çürük kayalar: Ayrışmaya başlamış ve tabakalar halinde çökelmiş kayalar 1. Yumuşak kayalar: Tebeşir, arduvaz, kalker vb. 2. Yarı sert kayalar: Gre, jips, spat vb. 3. Sert kayalar: Mermer, granit, bazalt vb. 4. Çok sert kayalar: Kuartz, breşler vb. 6 30.09.2014 N Granülometri Bakımından Zeminler i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i liğ D İri daneli erzeminleri s Bö N lü ot m la ü rı • İri daneli • İnce daneli • Çakıllar> 20mm • İnce çakıllar: 2 mm ile 20 mm arasında • İri kumlar: 0,2 mm ile 2 mm arasında 7 30.09.2014 N İnce daneli zeminler i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i l D Zeminlerin oluşum işekilleri er ği s Bö N lü ot m la ü rı • • • • İnce kum: 0,02 mm ile 0,2 mm arasında Silt: 2 mikron ile 0,02 mm arasında Kil< 2 mikron Kolloid killer<0,2 mikron • Çakıl: Su ve atmosfer koşullarıyla az veya çok yuvarlaklaşmış kaya parçalarıdır. Bileşenleri kuvartz, granit, şist, bazalt ve kalker olabilir. • Kumlar: Çakıllar ile aynı minerallerden oluşmuştur. • Siltler: İnce kum danelerine benzemekle birlikte, oluşumları mekanik aşınmadan daha fazla, kimyasal ayrışma sonucudur. Su ile temasları halinde kesmeye karşı mukavemeti azalır. Su ile doygun hale geldiğinde, akıcı hal alırlar. Siltler, oldukça geçirimsiz, sıkıştırılması güç, deformasyon sırasında hacim değiştiren ve dondan etkilenen zeminlerdir. 8 30.09.2014 N i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i l D Zeminleri Gözlem iYoluyla ğ e Tanıma rs i B ö N lü ot m la ü rı • Killer: Kimyasal ayrışma ile oluşurlar. Su ile beraber bulunduğunda çok dikkat dilmesi gereken zeminlerdir. Kilde dane çapları küçüldükçe plastikleşirler. Karışımda silt oranı arttıkça topak halden ayrık hale dönüşür. Killer, ıslak olduklarında deformasyon mukavemetleri düşük, kuruyunca sertleşirler. Killer, pratik olarak geçirimsiz olduklarından, sıkıştırılmaları zor ve drene edilmeleri çok güç zeminlerdir. • Kolloid killer: Su içinde çökelmeyerek askıda kalırlar. Elektrik yüklü danelerinin sürekli birbirlerini itmeleri nedeniyle, sürekli hareket halindedirler. • Bir zeminin tanınmasında, görünüşleri ve dokunmada verdikleri duyu yardımcı olur. • Bir zeminin kuru veya ıslak olarak elde şekillendirilmesi ve parmaklar arasında sıkılması arazide zemin yapısını saptamada bir yöntemdir. 9 30.09.2014 N Zeminlerin Arazide Tanınması i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i De liğ rs i B ö N lü ot m la ü rı • Kum: Daneleri ayrıktır. Kuru iken elle sıkılıp bırakılırsa hemen bölünür, parçalanır. Islak iken sıkılırsa kalıplı bir biçim alır; bırakılsa bile şeklini korur; ancak dokunulduğu zaman bölünür. • Lem: Değişik boyuttaki kum ile silt ve kilin karışımıdır. Kuru iken kolayca bölünür. Kuru iken elde sıkıldığında, kalıplanmış gibi biçimlenir. Özenle dokunulursa bölünmez. Islak zeminin kalıplı gibi sıkılmış olanına kırmadan rahatça dokunulabilir. • Siltli lem: İnce gradasyondaki kumu orta oranda, kili az ölçüde, silt danelerini de çok oranda içerir. Kuru iken topak halindedir. Ancak, kolayca ufalanıp toz haline getirilebilir. Zemin elde yumuşak ve unumsu bir duyum verir. Yaş veya kuru siltli leme kırılmaksızın dokunulabilir. • Killi lem: İnce daneli bir yapıdadır. Kuru iken, topaklar veya parçalar halinde kırılabilir. Islak bir zemin topağı parmaklar arasında sıkılır ise ince bir şerit şeklini alacak ve hemen kırılacaktır. Islak zemin plastiktir ve kalıplanmış gibi biçimlidir ve elleşmeye dayanıklıdır. • Kil: İnce daneli yapıdadır. Kuru iken çok parça ve topaklar halinde kırılabilir. Islak iken, plastiktir ve çok yapışkandır. Islak zemin topağı parmaklar arasında sıkılırsa, uzun süre şerit şeklinde kalır. 10 30.09.2014 N Zeminin rengi i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i DeŞEV liğ rs i B ö N lü ot m la ü rı • Zeminlerin rengi su içeriği ile değişir. Genellikle ıslak iken zemin rengi belirlenir. • Koyu kahverengiden siyaha kadar olan renkler organik madde içeriğini gösterir. • Kızıl renk, hidrate olmamış demir oksitleri gösterir. • Sarı ya da sarı-kahverengi zeminler demir içerirler • Gri-mavi ve gri-sarı renkler zayıf drenaj koşullarının bulunduğunu gösterir. • Beyaz renk, silikat ve kalker içeriğini gösterir. Bir yarma veya dolguda, platform kenarı ile doğal zemin arasındaki eğik yüzeye şev denir. Şevler: •Eğik yüzeylerin yatayla yaptığı açı (a) •Yatayla yapılan açıların tanjantları (tga)((Örn: 4/5, 0,80 veya %80 lik şev) •Yatayla yapılan açıların kotanjantları (cotga) (Örn: 5/1, 3/2 gibi) (Aksi belirtilmedikçe cotga kullanılır) •Şevlerin üzerine düşey ve yatay uzunlukları ile tanımlanırlar. 11 30.09.2014 N i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i De liğ rs i B ö N lü ot m la ü rı Dolgu şevi Yarma şevi 3 1 a Cotga= n ile gösterilir tga = 1/n ile gösterilir 12 30.09.2014 N Şev Eğimi(Kohezyonsuz zeminlerde) i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i Şev Eğimi (Kohezyonlu De liğZeminler) rs i B ö N lü ot m la ü rı a b T£N.tgf Buradan a c d tga£tgf Dolayısıyla T a£f N P f= içsel sürtünme açısı a= şev açısı a b U C a c d T N P C= kohezyon U= Boşluk suyu basıncı Bu durumda Coulomb yasasına göre denge koşulu; T£C + (N-U)tgf ® P.sina£ C+ (P.Cosa –U) tgf Tga£ tgf + ((C – U.tgf)/P.Cosa) 13 30.09.2014 N Şev açısını etkileyen faktörler i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i De liğ rs i B ö N lü ot m la ü rı • İçsel sürtünme açısı, zeminin cinsi, kıvamı ve su muhtevası ile ilgilidir. Zeminin su muhtevası arttıkça daneler arasındaki sürtünme azalır; dolayısıyla içsel sürtünme açısı azalır ve buna bağlı olarak şev açısı azalır. • Boşluk suyu basıncı Değişik Zeminlere Göre Şev Açıları Zemin İnce kum Çakıl Kil Taşla karışık yağlı toprak Kırmataş Yumuşak kaya Sert kaya Örselenmiş yarma veya dolgu Kuru Suya doymuş Kuru (derece) (derece) 30 20 30 35 30 35 35 20 40 35 30 45 45 45 45 40 45 45 45 55 80 Yarma Suya doymuş 20 30 20 30 40 55 80 14 30.09.2014 N Şev Eğimine İlişkin Önemli Noktalar i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i l D i Zeminlerin Kabarma ve Çökmesi ğ er i s Bö N lü ot m la ü rı • Doğal zeminlerde oluşturulan yarma şevlerinin eğimleri, zeminin dolgu şevinden daha dik olabilir.Çünkü zemin belirli bir kohezyona sahiptir. • Hafif nemli bir zemine, kapiler kuvvetlerden doğan bir kohezyondan yararlanarak, aynı tür kuru zeminden daha dik bir şev verilebilir. (Örneğin; hafif nemli ince kum) • Suya doyma durumu genellikle kohezyonu ortadan kaldırma yönünde etki yapar ve içsel sürtünme açısını küçültür. Doğal zeminin kazılmasıyla meydana gelen hacimdeki büyümeye “kabarma” denir. Kazıdan hemen sonraki kabarma “geçici kabarma” dır Vg Vo Vo= kazıdan önceki hacim Vg= Vo(1 + qg) Vg= kazıdan sonraki hacim qg = geçici kabarma katsayısı 15 30.09.2014 N Kil gibi bazı zeminler, kazıldıklarında önemli ölçüde kabarma gösterir. Bununla birlikte, kendi ağırlıkları ve atmosfer etkisiyle, dolgu hacmi 2-3 senede küçülür ve sabit bir durum alır. Doğal olarak hacmi küçülür; bu durumdaki hacmine “kalıcı kabarmış hacim (Vk)” denir. i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i De liğ rs i B ö N lü ot m la ü rı Vg Vk Vo Vk= Vo(1 + qk) qk= kalıcı kabarma katsayısı Diğer bir kavram, çökme % (T) sidir. T= Vg - Vk Vg Geçici ve kalıcı kabarma katsayıları diğer bağıntılar yardımıyla: qg = Vg - V0 Vo qk = Vk - V0 V0 T bağınsıtındaki Vg ve Vk hacimlerinin değeri yerine yazılırsa T= q g -qk 1+q g 16 30.09.2014 N Kabarma ve Çökme Olaylarında; i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i l D i Kabarma ve Çökme ğ e neden önemlidir? rs i B ö N lü ot m la ü rı • Kazılan zemin doğal durumda bulunmaktadır. • Taşınan zemin geçici kabarmalı durumdadır. • Dolguda ise zemin çökmüştür, yani kalıcı kabarmalıdır ya da sıkıştırılmıştır. • Kazı ücretleri doğal durumdaki zeminin hacmi cinsinden ödenir. • Taşınan zemin geçici kabarmış durumdadır. Dolayısıyla taşıma ücreti geçici kabarmış zemin hacmine göre ödenir. • Dolgu ücreti, dolgu miktarı kadar ödenir (Kalıcı kabarmış hacme göre) 17 30.09.2014 N Kabarma ve Çökme yüzdelerinin bilinmesi bir toprak işleri şantiyesinde aşağıdaki sorunların çözümüne yarar ; i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i De liğ rs i B ö N lü ot m la ü rı • Belirli hacimdeki bir yarmadan çıkarılan kazı toprağının verilmiş kapasitedeki taşıtlarla taşınması, • Çökmeden sonraki hacmi bilinen bir dolgunun ilk hacminin belirlenmesi, • Dolgu için gerekli yarma zeminin hacminin hesaplanması, Vg ve Vo; Vg = Vk 1-T Vo = Vg 1+q g bağıntılarıyla verilirler. Ayrıca toprak dağıtımı konusu ile ilgili olarak Vo hacmindeki yarmanın dolgu cinsinden eşdeğeri olan hacim : Vk = ( 1 + q k ) . Vo olur. 18 30.09.2014 N Bazı zeminlerin geçici kabarma, kalıcı kabarma ve çökme yüzdeleri i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i DolgularaD VerilecekliYükseklik Fazlası er ği s Bö N lü ot m la ü rı Kabarma % leri Geçici Kalıcı Kum 10-15 1-1,5 Çakıl 15-20 1,5-2 Yağlı toprak 20-25 2-4 Killi toprak 25-30 4-6 Kil 30-35 6-7 Mar n 35-40 7-8 Yumuşak kaya 30-40 8-15 Sert kaya 40-65 25-40 Zemin Çökme(%) 8-12 12-15 15-17 17-19 19-22 22-25 17-19 12-15 Zeminlerin kabarmasının, dolgulara verilecek yükseklikle ilgisi vardır.Sıkıştırma gerekmiyorsa, dolgu oluşturmak için zemin kazıldıktan sonra, dolgu yerinde geçici kabarma durumu söz konusu olacak, zamanla (2-3 sene) kalıcı kabarmış duruma geçecektir. Geçici kabarmalı durumdaki dolgu yüksekliği hg, zamanla hk kalıcı dolgu yüksekliğine düşecektir. 1X1= 1 m2 lik dikdörtgenler prizmasını düşünelim. Bu prizmanın geçici kabarmış hacmi: Vg= 1 X 1 X hg Kalıcı kabarmalı hacmi : Vk= 1 X 1 X hk 19 30.09.2014 b N i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i De liğ rs i B ö N lü ot m la ü rı Dh hg hk 1 metre Dh = yükseklik fazlası hg= geçici kabarmış yükseklik hk= kalıcı kabarmış yükseklik b b’ 2L+ l l/2 2L Sg l/2 ?h ∆h ?α h Sk ?α ’ B 20 30.09.2014 N T= Vg - Vk = hg - hk = Dh h k + Dh i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i l D i Dolguların Sıkıştırılması ve ğ e SıkışmarYüzdesi i s Bö N lü ot m la ü rı Vg hg hk= h olarak gösterilirse Dh = h.T 1-T Uygulamada genellikle yükseklik (h) ve genişliğin (b) %10 artırılması öngörülmektedir. Günümüzde, dolguların kendiliğinden sıkışması yerine, mekanik araçlarla kısa sürede sıkıştırılmaktadır. İyi sıkıştırılmış zemin, doğal hacminden daha küçük hacme sahip olabilir. Burada, “sıkışma” söz konusudur. Vs, sıkışma sonundaki hacim, Vo, doğal durumdaki hacmi ise; sıkışma % si S: S= V0 - Vs V0 21 30.09.2014 N i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i liğ D Zeminlerin erAğırlıklarıi s Bö N lü ot m la ü rı Buradan, V0 hacmindeki bir yarmanın dolgu cinsinden eşdeğeri olan hacim Vs= (1 – S). V0 Zeminlerin taşınmasında, birim ağırlıkların bilinmesine gerek vardır. Zira her kamyonun istiap haddi belli olduğu gibi, karayolu üstyapısına da zarar vermemesi gerekir. Zeminin kabarma katsayısı qg ve zeminin doğal birim ağırlığı go ise kabarmalı durumdaki zeminin birim ağırlığı gg gg = g0 1+ q g 22 30.09.2014 N En doğru yaklaşım arazide veya laboratuvarda birim ağırlıkları belirlemektir; eğer bu mümkün olmuyorsa aşağıdaki tablodan yaklaşık birim ağırlıklar alınabilir. i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i liğ DProblem er i s Bö N lü ot m la ü rı Zemin türü go (kg/m3) Kuru kum-Çakıl 1950 Nemli kum-Çakıl 2160 Kumlu veya 1860 çakıllı zemin Toprak 1680 Hafif kil 1680 Ağır kil 1800 Yumuşak kaya 1800 Sert kaya 2400 1+qg 1,12 1,14 1,18 gg (kg/m3) 1741 1895 1576 1,25 1,30 1,40 1,45 1,50 1344 1292 1286 1241 1600 500 m3 yarma kazısı yapılıyor. Zeminin geçici kabarma katsayısı %17, kalıcı kabarma katsayısı % 1.6 dır. Buna göre: a) Gevşek kabarmalı haldeki hacmi hesaplayınız. b) Kalıcı kabarmalı haldeki hacmi hesaplayınız c) Çökme yüzdesini hesaplayınız. d) Aynı zemin dolgu yüksekliği 3 metre olan kesime taşınacaktır. Buna göre verilmesi gereken yükseklik ve genişlik fazlasını hesaplayınız. 23 30.09.2014 N a) Vg= Vo.(1+qg)= 500(1+0.17)= 585 m3 i İn ğd e ş To aa Ü pr t M niv e ak üh rs İş e it le nd es ri is i De liğ rs i B ö N lü ot m la ü rı b) V = k V0.(1 + qk)= 500(1+0.016)= 508 m3 c) T = d ) Dh = q g - qk 1 + qg = 0.17 - 0.016 = 0.13 1 + 0.17 T.h 0,13. 3 = = 0,45m 1 - T 1 - 0,13 Genişlik fazlası: 300X 0,10= 30 cm 24
© Copyright 2024 Paperzz
