1

ANKARA ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YÜKSEK LİSANS TEZİ

İNCE TANELİ ZEMİNLERDE TANE BOYU DEĞİŞİMİNİN ZEMİN SINIFLAMASI ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Mehmet Can BALCI

JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ANKARA 2011

Her hakkı saklıdır

i

ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

İNCE TANELİ ZEMİNLERDE TANE BOYU DEĞİŞİMİNİN ZEMİN SINIFLAMASI ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Mehmet Can BALCI

Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü

Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı

Danışman: Prof. Dr. Kamil KAYABALI

İnce taneli zemin tanım itibariyle yarıdan fazlası 200 No.’lu eleğin altına geçen (-#200) zemin olup, kil

veya silt olarak adlandırılması da Casagrande diyagramı üzerinde yapılmaktadır. İnce taneli zeminin silt

veya kil oluşu mühendislik bakış açısından birbirinden bir hayli farklı iki davranış biçimini ifade eder.

Atterberg limitleri deneyleri 40 No.’lu eleğin altına geçen (-#40) malzeme üzerinde yapılmaktadır. Bu

yaklaşım, -#40 malzemenin kimi zaman önemli miktarda kum içerebilmesi ve dolayısıyla sağladığı sonuç

itibariyle sınıflama açısından çelişkilidir. Ayrıca, Casagrande diyagramına göre yapılan

değerlendirmelerin esası zemin davranışı ile ilgili olduğundan, Casagrande diyagramının verdiği sonuçlar

bugüne kadar tane boyu dağılımı açısından sorgulanmamıştır.

Bu çalışmanın amacı, ince taneli zemin sınıflamasında yaygın olarak kullanılan “Casagrande diyagramı”

yönteminin verdiği sonuçları irdelemektir. Çalışmada malzeme olarak değişik plastiklik derecelerinde 60

çeşit zemin örneği kullanılmıştır. Her zemin örneği kurutulduktan sonra iki kısma ayrılmış; bir kısmı 40

No.’lu elekten, diğer kısmı da 200 No.’lu elekten elenmiştir. Toplamı 120 olan iki grup zemin numunesi

üzerinde Atterberg limitleri deneyleri yapılarak zemin sınıfları tayin edilmiştir. İki grup zemine ait

numunelerin her biri üzerinde hidrometre deneyi yapılarak tane boyu dağılım eğrileri elde edilmiştir.

Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar, hidrometre analizlerine tabi tutulan zeminlerin önemli bir kısmının,

Casagrande yöntemiyle elde edilen sonuçlardan farklı sınıflar verdiğini ortaya koymaktadır. 40 No.’lu

elek altı ve 200 No.’lu elek altı malzeme sınıfları arasında önemli tutarsızlıklar bulunması da 40 No.’lu

elek altı malzemenin kullanımına ağırlık veren tartışmalı konuyu doğrulamıştır.

Haziran 2011, 61 sayfa Anahtar Kelimeler: Zemin sınıflaması, Hidrometre analizi, Atterberg limitleri, Casagrande grafiği

ii

ABSTRACT

Master Thesis

INVESTIGATION OF THE EFFECT OF CHANGE IN GRADATION ON THE CLASSIFICATION OF FINE GRAINED SOILS

Mehmet Can BALCI

Ankara University

Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Geological Engineering

Supervisor: Prof. Dr. Kamil KAYABALI

Fine grained soils are defined as soils with more than 50% is finer than #200 mesh size. Their

classification as clay or silt is determined the Casagrande chart. Silt and clay are different fine grained

soils in regard to engineering behavior. Allerberg limits tests are performed on -#40 soils. This approach

is questionable because -#40 material may sometimes contain significant amount of sand. Therefore, its

results is also considered questionable. One other point, because the basis of evaluation using the

Casagrande chart is essentially a matter of soil behavior, no attempt has been made by far in regard to the

gradation analysis of fine grained soils.

The scope of this investigation is to examine the soil classes obtained using the Casagrande chart from the

three different points of view. Sixty soil samples of different levels of plasticity were utilized in the

investigation. Each soil sample was dried, pulverized and split into two potions, one of was sieved using

the #40 mesh while the other was done so using the #200 mesh. The soil classes of a total of 120 soils in

the two groups were determined upon the Atterberg limits along with the Casagrande chart. Each of 120

soil samples was subjected to hydrometer analysis to figure out the portions silt and clay.

The conclusions obtained from this investigation reveal that a significant portion of the soils subjected to

hydrometer analyses yied different classes from those of the Casagrande method; there were significant

discrepancies between the classes of -#40 and -#200 materials also confirmed the disputable matter

concentrated on the use of -#40 material fort he classification of fine grained soils.

June 2011, 61 pages Key Words : Soil classification, Hydrometer analysis, Atterberg limits, Casagrande chart.

iii

TEŞEKKÜR

Yüksek lisans tez çalışmamın her aşamasında yanımda olan, birçok kez fikirlerine

başvurduğum, bilgi ve deneyimlerini benimle paylaşan, danışman hocam Sayın Prof.

Dr. Kamil KAYABALI’ya (Ankara Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı)

şükranlarımı sunarım.

Tezimin laboratuvar çalışması kapsamında, yardım ve desteklerini gördüğüm Ankara

Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü yüksek lisans öğrencileri Mustafa TOPÇU ve

Özgür YALDIZ ile lisans öğrencileri Bahattin ÖZAKKAŞ ve Berk KİŞİN’e ayrı ayrı

teşekkürlerimi sunarım.

Yüksek lisans tez çalışmamda benden ilgi ve desteklerini esirgemeyen, verdikleri maddi

ve manevi desteklerle bana güç kaynağı olan ve sabırla bana katlanan aileme en derin

saygı, sevgi ve şükranlarımı sunarım.

Mehmet Can BALCI Ankara, Haziran 2011

iv

İÇİNDEKİLER

ÖZET ................................................................................................................................. i ABSTRACT ..................................................................................................................... ii

TEŞEKKÜR ................................................................................................................... iii

ŞEKİLLER DİZİNİ ........................................................................................................ v

ÇİZELGELER DİZİNİ ................................................................................................. vi

1. GİRİŞ ........................................................................................................................... 1

2. MATERYAL ve YÖNTEM ........................................................................................ 7

2.1 Materyal ..................................................................................................................... 7

2.2 Yöntem ....................................................................................................................... 8

2.2.1 Hidrometre Analizi ................................................................................................ 8

2.2.2 Gazlı Piknometre ile yoğunluk tayini ................................................................ 18

2.2.3 Likit limit deneyi .................................................................................................. 20

2.2.4 Plastik limit deneyi ............................................................................................... 22

3. DENEYSEL BULGULAR ....................................................................................... 25

3.1 Hidrometre Analizi Sonuçları ................................................................................ 25

3.2 Likit Limit ve Plastik Limit Deneyi Sonuçları ..................................................... 29

3.3 Hidrometre Analizi Sonuçları ile USCS Sınıflarının Karşılaştırılması ............. 34

4. SONUÇ ve ÖNERİLER ............................................................................................ 48

KAYNAKLAR .............................................................................................................. 49

EKLER 1 40 No’lu ve 200 No.’lu elek altındaki zeminlerin hidrometre

analizlerine göre tane boyu dağılım eğrileri ............................................ 51

ÖZGEÇMİŞ ................................................................................................................... 61

v

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil 1.1 Yeni bir plastisite kartı ...................................................................................... 5

Şekil 2.1 Zemin öğütme makinesi ..................................................................................... 7

Şekil 3.1 40 No.’lu ve 200 No.’lu elek altındaki zeminlerin likit limit

değerlerinin grafiksel olarak karşılaştırılması ................................................ 33

Şekil 3.1 40 No.’lu ve 200 No.’lu elek altındaki zeminlerin plastik limit

değerlerinin grafiksel olarak karşılaştırılması ................................................ 33

Şekil 3.3 USCS sistemine göre yüksek plastisiteli kil (CH) olan örneklerdeki

tane boyu dağılımları ...................................................................................... 35

Şekil 3.4 USCS sistemine göre düşük plastisiteli kil (CL) olan örneklerdeki

tane boyu dağılımları ...................................................................................... 36

Şekil 3.5 USCS sistemine göre yüksek plastisiteli silt (MH) olan örneklerdeki

tane boyu dağılımı .......................................................................................... 36

Şekil 3.6 USCS sistemine göre yüksek plastisiteli silt (MH) olan örneklerdeki

tane boyu dağılımları ...................................................................................... 38

Şekil 3.7 USCS sistemine göre yüksek plastisiteli kil (CH) olan örneklerdeki

tane boyu dağılımları ...................................................................................... 39

Şekil 3.8 USCS sistemine göre düşük plastisiteli silt (ML) olan örnekdeki

tane boyu dağılımı .......................................................................................... 39

Şekil 3.9 40 No.’lu ve 200 No.’lu elek altı zeminlerin USCS sınıfları

ile hidrometre analizlerinin karşılaştırılması .................................................. 40

Şekil 3.10 Zemin sınıfı CL’den MH’ye değişen numuneler ......................................... 43

Şekil 3.11 Zemin sınıfı CL’den ML’ye değişen numuneler ........................................... 43

Şekil 3.12 Zemin sınıfı ML’den MH’ye değişen numuneler .......................................... 44

Şekil 3.13 Zemin sınıfı CH’den MH’ye değişen numuneler .......................................... 44

Şekil 3.14 Zemin sınıfı MH’den CH’ye değişen numuneler .......................................... 45

vi

ÇİZELGELER DİZİNİ

Çizelge 1.1 İnce Taneli Zeminlerin Plastisite İndeksine Göre Sınıflandırılması. ............. 3

Çizelge 1.2 İnce Taneli Zeminlerin Plastisite İndeksine Göre Sınıflandırılması .............. 4

Çizelge 3.1 40 No.’lu ve 200 No.’lu elekten geçen zeminlerin yoğunlukları ................. 26

Çizelge 3.2 40 No.’lu elekten geçen zeminlerin hidrometre analizi sonuçları ............... 27

Çizelge 3.3 200 No.’lu elekten geçen zeminlerin hidrometre analizi sonuçları ............. 28

Çizelge 3.4 40 No.’lu elek altındaki zeminlerin likit limit ve plastik limit

deneyi sonuçları............................................................................................ 29

Çizelge 3.5 200 No.’lu elek altındaki zeminlerin likit limit ve plastik limit

deneyi sonuçları............................................................................................ 30

Çizelge 3.6 Likit limit değerlerinin karşılaştırılması ...................................................... 31

Çizelge 3.7 Plastik limit değerlerinin karşılaştırılması ................................................... 32

Çizelge 3.8 40 No.’lu elek altı zeminlerin USCS sınıflarına göre kil, silt ve

kum oranları ................................................................................................. 34

Çizelge 3.9 200 No.’lu elek altı zeminlerin USCS sistemine göre sınıfları ve

tane boyu dağılımları .................................................................................... 37

Çizelge 3.10 40 No.’lu elek altındaki zemin sınıfları ve 200 No.’lu elek

altındaki zeminlerin sınıflarının karşılaştırması ........................................ 42

Çizelge 3.11 Zeminleri USCS sınıfları ile tane boyu dağılımlarının

karşılaştırılması .......................................................................................... 45

Çizelge 3.12 Genel durum değerlendirmesi .................................................................... 47

1

1. GİRİŞ

Dokusal olarak zeminler iri taneli ve ince taneli olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Bu

ayrım için en uygun boy çıplak gözle ayırt edilebilen tane boyudur. Tane boyu hakkında

literatürde birçok sınıflama söz konusudur.

Birleşik Zemin Sınıflama Sistemi (USCS) ve Amerikan Devlet Karayolu ve Ulaşım

Ofisleri Derneğinin (AASHTO) yaptığı sınıflamalarda; tane boyu 0,075 mm’den daha

küçük olan zeminler ince taneli, tane boyu 0,075 mm’den daha büyük olan zeminler ise

iri taneli zeminler olarak adlandırılmaktadır. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (M.I.T)

sınıflamasında ise bu sınır 0,06 mm olarak belirlenmiştir. Bu boyuttan (yaklaşık 0,05

mm’den) daha büyük olanlar iri taneli daha küçük olanlar ise ince taneli olarak

adlandırılmaktadır (Holtz ve Kovacs 1981).

Zeminin mühendislik davranışı tane dağılımından önemli derecede etkilenir. İri taneli

ve ince taneli zeminlerle ilgili zemin ve temel problemleri genellikle birbirinden

farklıdır.

Herhangi bir zemini oluşturan tanelerin tane boylarının ve bu değişik boydaki tanelerin

ağırlıkça yüzdesini belirlemek adına yapılan analizler mevcuttur.

İri taneli zeminlerin çakıl ve kum olarak sınıflandırılması genellikle ıslak elek analizi

yardımıyla yapılır. Ancak, kuru analiz de söz konusudur. Bu analiz kuru zeminin elek

açıklığı üstten alta doğru küçülecek şekilde dizilmiş olan bir elek serisi üzerinden

boşaltılması ve bu eleklerin mekanik olarak sallanması yoluyla gerçekleştirilir.

Başlangıçta elek serisi üzerinden boşaltılan kuru zeminin kütlesi bilindiğinden, eleme

işleminden sonra her bir elek üzerinde kalan veya geçen miktarların hassas terazide

tartılmak suretiyle yüzdesi belirlenebilir (Anonymous 2000a).

İnce taneli zeminlerin silt ve kil olarak gruplandırılması ise Atterberg limitleri

vasıtasıyla yapılmaktadır. Zemin mekaniği deneylerinde kullanılan mevcut eleklerdeki

elek açıklıkları 0,075 mm’den daha küçük olmadığından bu açıklıktan daha küçük tane

boyuna sahip silt ve killerin sınıflandırılması oldukça zordur. İnce taneli zeminler olan

silt ve killerin tane boyu analizlerinde genel olarak ıslak elek analizi yerine hidrometre

2

analizi kullanılmaktadır. Hidrometre analizinin esası Stokes Yasası’na dayanmaktadır.

Stokes yasasında, viskoz sıvı içerisine düşen ve şekli küre olarak kabul edilen bir

tanenin çökme hızı, küre şeklindeki tanenin çapına ve süspansiyon halindeki diğer

tanelerin çapı ile sıvının yoğunluğuna bağlıdır. Hidrometre analizi ile çökme mesafesi

ve çökme zamanı bilindiğinden tane çapının yanı sıra süspansiyonun yoğunluğu ile

eşdeğer tane çapına karşılık gelen partikül yüzdesi de hesaplanabilmektedir (Anonim

2006).

Zemin sınıflamasının tane boyu dışında başka unsurlara göre yapılması görüşü ilk

olarak Atterberg (1911) tarafından önerilmiştir. Atterberg, zeminin farklı su içeriğine

bağlı olarak gösterdiği davranışları ve zemin taneleri ile su arasındaki ilişkileri deneysel

olarak tarif etmiştir. Atterberg tarafından tanımlanan su içerikleri Atterberg limitleri

veya kıvam limitleri olarak bilinmektedir. Özellikle ince taneli zeminlerin davranışını

boşluklarda yer alan suyun varlığı önemli ölçüde etkilemektedir. Çünkü ince taneli

zeminlerin en önemli özellikleri, bulundukları kıvamlara göre farklı davranışlar

göstermeleridir. Bu durum iri taneli zeminlerde söz konusu değildir (Das, 2000).

Atterberg limitleri zemin sınıflamasında kullanılabildiği gibi ince taneli zeminlerin

mühendislik davranışlarının izahında büyük önem teşkil etmektedir.

Akıcı (likit) kıvamdan plastik kıvama geçiş anındaki su içeriği likit limit olarak

tanımlanmaktadır. Bir başka ifadeyle, viskoz akışın alt sınırı olarak ifade edilir.

Casagrande likit limit tayini için kendi adıyla anılan bir alet geliştirmiştir (Casagrande

1932). Bu alet üzerinde bulunan likit limit kabı içerisine yoğrularak yerleştirilen zemin

numunesi üzerine oluk açma bıçağı ile standart bir yarık oluşturulur. Daha sonra

oluşturulan likit limit kabı bu şekilde 10 mm yükseklikten sert plastik yüzey üzerine peş

peşe düşürülür. Yarığın 25 düşüşte 13 mm kapanmasını sağlayan vuruş sayısına karşılık

gelen su içeriği likit limit olarak tayin edilir.

Ancak Casagrande’nin geliştirdiği yöntemin çok fazla hesaplanamayan değişkene

(deneyi yapan kişinin hataları, tasın düşürülme yüksekliği, tasın düşürülme sıklığı,

aletin kalibrasyonu ve kauçuk tabanının özellikleri vb.) bağlı olduğu birçok araştırmacı

tarafından ortaya konmuştur (Johnston ve Strohm 1968, Wroth ve Wood 1978, Whyte

1982, Lee ve Freeman 2007). Casagrande yönteminin güvenilirliğini sorgulayan

3

araştırmacılar, bu deneye alternatif olarak düşen koni yöntemini geliştirmişlerdir

(Hansbo 1957, Sherwood ve Ryley 1968, Karlsson 1977).

Zeminin likit limitten daha düşük su içeriğinde plastik malzeme gibi davranamayacağı,

katı hale geçeceği su içeriği plastik limit olarak tanımlanır. Plastik limitin

belirlenmesinde cam plaka üzerinde avuçla 3 mm çapında zemin silindirleri yoğrulur ve

bu silindirlerin kopmaya başladığı su içeriği plastik limit olarak tayin edilir. Plastik

limitin geleneksel olarak elle yuvarlama yöntemiyle belirlenmesi, yuvarlama hızı,

yuvarlanan zemine elle uygulanan basınç, el ve plaka arasındaki sürtünme kuvveti,

deney numunesinde meydana gelen ısınmaya bağlı su içeriği azalmaları vb. unsurlar

içermesine rağmen günümüzde en çok kullanılan yöntemdir (Whyte, 1982). Bu hususlar

göz önüne alınarak plastik limitin daha sağlıklı bir biçimde belirlenmesi adına

günümüzde elle yuvarlama aleti gibi gereçler geliştirilmektedir.

Atterberg’in killerin davranışı üzerine yaptığı bu çalışmadan yola çıkarak birçok

araştırmacı bu konuda farklı çalışmalar yapmıştır. Burmister (1951) ve Leonards (1962)

plastisite indeksine göre killerin plastiklik derecelerini tanımlamış ve ince taneli

zeminlerin bu ölçütlere göre sınıflaması adına Atterberg’den sonra ilk adımları

atmışlardır (Çizelge 1.1-1.2) .

Çizelge 1.1 İnce Taneli Zeminlerin Plastisite İndeksine Göre Sınıflandırılması (Burmister 1951)

Plastisite Indeksi Yuvarlandığında Plastisite

PI (%) en küçük çap (mm) Derecesi

0 - Plastik değil SİLT

Önemsiz derecede

plastisiteli

5-10 3 Düşük plastisiteli SİLT ve KİL

10-20 1,5 Orta plastisiteli KİL ve SİLT

20-40 0,8 Yüksek plastisiteli SİLTLİ KİL

>40 0,4 Çok yüksek plastisiteli KİL

Tanımlama

1-5 6 KİLLİ SİLT

İnce taneli zeminlerin silt ve kil olarak gruplandırılması hemen hemen istisnasız olarak

Atterberg limitleri vasıtasıyla yapılmaktadır. Buna göre iri ve ince taneli zeminler

arasındaki ayırım 200 No.’lu elek (75 µm delik çapı) ile yapılmaktadır. Bununla

birlikte, BS 1377 (British Standards Institute 1990) ve ASTM D2487 (American

4

Society for Testing Materials 2000) gibi evrensel kabul görmüş standartlarda ince taneli

zeminleri silt veya kil olarak belirleyecek zemin deneyleri 200 No.’lu elek altı

malzemesi üzerinde değil; sadece 40 No.’lu elek altına geçen (delik çapı 425 µm olan)

malzeme üzerinde yapılmaktadır (Head, 1980). Şöyle ki; siltli zeminleri killi

zeminlerden ayırt etmek için tasarlanmış olan Atterberg limitleri deneylerine tabi

tutulan zemin örneği belli miktarda kum da içermektedir. Mesela; ilk olarak 1948

yılında Casagrande tarafından geliştirilen ve daha sonra AASHTO (1978) tarafından

değiştirilen Birleşik Zemin Sınıflandırma Sistemi veya kısaca USCS, bu ölçüdeki tane

boyutunu ince kum olarak tanımlar. BS 1377’ye göre kum 60-2000 µm arası çapta

taneler olarak kabul edilmiştir (Anonymous 1990). İngiliz standardına göre, ince

kumların tamamı ile orta kumların bir kısmı 40 No.’lu elek altında kalmaktadır.

Sınıflandırılacak zemin örneğinin iri ve ince taneli miktarları yaklaşık aynı olduğu

zaman, Atterberg limitleri deneyleri için hazırlanmış malzeme önemli ölçüde iri

malzeme ihtiva edebilir. Bu noktada bir soru ortaya çıkar: İnce taneli zeminleri

sınıflamak için tasarlanmış bir deney yöntemi niçin bir miktar iri taneli zemin ihtiva

etmektedir?

Çizelge 1.2 İnce Taneli Zeminlerin Plastisite İndeksine Göre Sınıflandırılması (Leonards 1962)

Plastisite Indeksi PI (%) Plastisite Derecesi

0-5 Plastik değil

5-15 Az plastik

15-40 Plastik

>40 Çok Plastik

Bu soruya bir cevap bulmak için kapsamlı bir literatür taraması yapılmıştır. Nagarjaj ve

Jayadeva (1983), Sivakumar vd. (2009) gibi araştırmacılar plastisite indeksi kavramını

tekrar değerlendirmek veya zemin plastikliğini gözden geçirmek için yeni yöntemler

önerme adına bazı girişimlerde bulunmuşlardır.

Polidori (2003), killi-silisli kum karışımlarının indeks özellikleri üzerinde yapılmış

önceki çalışmalardan (Seed vd. 1964, Tan vd. 1994, Kumar ve Wood 1999) ve saf

kaolinit ve montmorillonit kil minerallerinin kıvam limitleri değerlerinden (Mesri ve

Capeda-Diaz 1986) yola çıkarak yaptığı çalışmada Casagrande’ninkinden tamamıyla

5

farklı; silt ve kilin yer değiştirdiği bir plastisite diyagramı vermiştir (Şekil 1.3). Yaygın

olarak inanılanın aksine inorganik zeminlerde –likit limitleri eşit olmak üzere- kil içeriği

azaldıkça plastisite indeksi artar ilkesini benimsemiştir.

Polidori (2003) A-hattından uzak mesafelerdeki noktaların önemi kadar A hattının

altındaki silt boyutlu malzeme kısmının tersine, Casagrande plastisite diyagramında A

hattının üzerindeki killeri sorgulamıştır. Aslında silt ve kil bölgelerinin durumları

Casagrande diyagramında zeminlerin kil içerikleri göz önüne alınmaksızın deneysel

olarak tanımlandığı için, Casagrande’nin diyagramında kil ve silt bölgelerinin doğru

olmadığı tartışmasıyla geri dönmüştür. Bu tespit de ince taneli zeminlerin

sınıflamasında ciddi bir problemin varlığını destekleyici niteliktedir.

Şekil 1.1 Yeni bir plastisite kartı (Polidori 2003)

Gündüz ve Dağdeviren (2009) tarafından yapılan araştırma (o da dolaylı olarak) bu

hususla biraz ilgili gibi görünmektedir. Gündüz ve Dağdeviren (1999), ince taneli

zeminlere ait olan kıvam limitlerim parametrelerin ölçülmesi sırasında ortamda yer alan

ince kum tanelerinin miktar ve tane boyutu etkisinin olup olmadığını araştırmışlardır.

6

Deney ortamında bulunan 75 µm – 425 µm arası kum tanelerinin, kil ve silt boyutundaki

tanelerin kıvam limitlerini önemli ölçüde azaltabildiğini belirlemişlerdir.

Önalp (2009) tarafından Gündüz ve Dağdeviren’in (2009) çalışmasına yönelik

tartışmada; kil oranının azalmasıyla plastisitede düşüşün kaçınılmaz olacağı görüşü

savunulmuştur. Yazarlar ise, deneylerde kullanılan numunelerde yer alan kum

içeriğinin, kil minerallerinin özelliklerini ölçmediği gibi bir söylem bulunmadığını,

çalışmada vurgulanan noktanın ince taneli zeminlerin (kil ve silt) kıvam limitlerinin

belirlenmesi için standartlar gereği alınan numuneler içerisinde yer alan kum miktarının

değerlendirmeyi nasıl ve ne ölçüde etkileyeceği olduğunu belirtmişlerdir.

Yukarıda anlatılanlar doğrultusunda, mevcut sınıflama sistemleri ve ince taneli

zeminlerle ilgili yapılan deneylerin halihazırda 40 No’lu elek altındaki malzeme ile

yapıldığı ve bu deneylerin 200 No’lu elek altındaki malzemeyle yapılması durumda

sonuçlarda meydana gelecek farklılıklar (örneğin 40 No.’lu malzeme ile bulunan

Casagrande diyagramlarında da belirlenen “kil” gerçekten kil mi? ya da silt gerçekten

silt mi?) çalışmanın hipotezini oluşturmaktadır.

Bu tezin amacı, aynı zeminden alınmış fakat bir kısmı 40 No.’lu elekten bir kısmı da

200 No.’lu elekten geçirilmiş zeminlerin hidrometre yöntemi ile kil ve silt miktarlarını

tespit ederek, Casagrande grafik yönteminde kil ve silt olarak elde edilen sonuçlarla

karşılaştırmasını yapmak; Casagrande yöntemiyle yapılan sınıflamaların güvenilirlik

derecesini tane boyu açısından sorgulamaktır.

7

2. MATERYAL VE YÖNTEM

2.1 Materyal

Tez çalışması kapsamında yapılan deneylerde Ankara’nın batısı ve kuzeybatısında yer

alan farklı lokasyonlardan Ankara kili olarak adlandırılan malzeme çuvallara

doldurularak laboratuvara getirilmiştir.

Bütün numunelerin alındığı yerler farklıdır. Bunun nedeni, alınan zemin gruplarının

plastiklik derecelerini, dolayısıyla zemin sınıflarının çeşidini geniş tutmaktır. Böylece

deney sonuçlarının daha geniş bir aralıkta sunulması amaçlanmıştır.

Çuvallar halinde laboratuvara getirilen numuneler, 105±5ºC sabit sıcaklık sağlayan

etüvde tepsilere konularak 24 saat süreyle kurutulmuştur.

Her zemin örneği, elle dövme gibi yorucu ve zahmetli bir işi çok büyük oranda

kolaylaştıran öğütme makinesiyle öğütülmüştür (Şekil 2.1). Makinede öğütülen

zeminlerin her biri önce ikiye ayrılarak bir yarısı 40 numaralı (425 µm) elekten, diğer

yarısı ise 200 numaralı (75 µm) elekten elenmiş, elek altında kalan malzemeler

deneylerde kullanılmak üzere bir kenara ayrılmıştır.

Şekil 2.1 Zemin öğütme makinesi

60 çift (60 adet 40 No.’lu elek altı malzeme, 60 adet 200 No.’lu elek altı malzeme)

zemin numunesi kullanılarak toplamda 120 adet zemin numunesi elde edilmiştir.

Bunların her biri için 3-4 kg’lık numuneler hazırlanmış ve deney yapılmak üzere plastik

torbalarda laboratuvar ortamında muhafaza edilmişlerdir.

8

2.2 Yöntem

Bu çalışmada anlatılan bütün deneyler Ankara Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği

Bölümü Uygulamalı Jeoloji Laboratuvarında yapılmış olup, bütün deneyler ve

deneylerde kullanılan cihazlar teknik özellikleri ile birlikte alt bölümlerde verilmiştir.

Ayrıca bu deneylerde kullanılan özel yöntemler ayrıntılı bir şekilde anlatılmıştır.

Alt bölümlerde anlatılan likit limit ve plastik limit deneyleri danışman öğretim üyesi

denetiminde gerçekleştirilen bir başka çalışmanın ana çatısını oluşturmaktadır. Sadece

bu çalışmada elde edilen sonuçları desteklemek amacıyla verilmiştir. Bunlara ait deney

yönteminin burada sunulmasının çalışmanın bütünlüğü açısından gerekli olduğu

düşünülmektedir.

2.2.1 Hidrometre Analizi (ASTM D422-63)

Hidrometre analizi 200 numaralı elekten geçen (tane çapı 0,075 mm’den küçük)

zeminlerin tane boyutunun belirlenmesinin yanında, bu zeminlerin içerdiği kil ve silt

miktarlarının tespit edilmesinde de kullanılan oldukça yaygın bir yöntemdir.

Bu yöntem ile belirlenebilecek tane boyu alt sınırı 0,001 mm olup, yöntemin esası

Stokes Yasası’na dayanmaktadır. Stokes Yasası’na göre, özgül ağırlığı tane ile aynı

olup sıvı içerisinde taneyle aynı hızda çöken eşdeğer kürenin çapı tane çapı olarak

hesaplanmaktadır (Head, 1992). Buradan yola çıkarak hidrometre analizi sırasında sıvı

içerisinde dağılı (süspansiyon) halde bulunan zemin taneleri küresel olarak kabul

edilmektedir. Sıvı içerisinde yer alan tanelerden büyük çaplı olanlar küçük çaplı

olanlara göre daha hızlı çökmektedir ve tanelerin çökme hızı da bu kanun içerisinde

matematiksel olarak (1) ve (2)’de olduğu gibi ifade edilmektedir;

2s wγ -γv = D

18η

s w

18 η LD=

1 γ -γ T

(2.1)

(2.2)

9

Burada v= hız (tanelerin çökme hızı) (cm/s)

γs= zemin tanesinin birim ağırlığı (kN/m3)

γw= suyun birim ağırlığı (kN/m3)

η = suyun viskozitesi (gs/cm2)

D = zemin tanesinin çapı (mm)

L = Tanelerin çökme mesafesi (cm)

T= Çökme işleminin başlamasından itibaren geçen zaman (s)

Numunenin deney için hazırlanması: Hidrometre analizlerinde kullanılan örnekler kuru

eleme yöntemiyle hazırlanır.

Kuru eleme yönteminde, etüv içerisinde 60 oC’yi geçmeyecek şekilde ya da oda

sıcaklığında kurutulan zemin numunesinden bir miktar alınarak lastik bir tokmak

vasıtasıyla havanda dövülür. Bu noktada dikkat edilmesi gereken husus numune

içersindeki topaklarda bulunan tanelerin parçalanmadan ufalanması işlemidir.

Ufalama işlemi sırasında zemin tanelerinin parçalanmamasına özen gösterilir.

Topakların numune 40 numaralı elekten geçirildiğinde elekte tek tek iyice ufalanmasına

dikkat edilir. Ufalama işlemi tamamlandıktan sonra bir miktar zemin numunesi 40

numaralı eleğe dökülerek elek el yordamıyla sallanır. Bu sayede elek üzerine dökülen

zemin numunesinden elek altına ince taneli malzeme geçişi gerçekleşir.

Eleme işlemi sonrasında elek üzerinde kalan malzeme tekrar eleğe alınır. Bu işleme

deney için gerekli olan ince taneli malzeme elde edilinceye kadar devam edilir (Çalışma

kapsamında yapılan deneyler, 40 No.’lu elek altı malzeme kullanılarak yapıldığı gibi

200 No.’lu elek altı malzeme kullanılarak da yapılmıştır. Bu yüzden yukarıda anlatılan

işlemler her bir numune için 200 No.’lu elek kullanılarak da yapılmıştır).

Deneyde kullanılan araçlar: Damıtık su, piset, 6,4 cm çapında 1000 ml kapasiteli ve

toplam yüksekliği 45,7 cm olan çöktürme silindiri (mezür), 850 ml kapasiteli geniş

ağızlı konik beher, 0 oC ile 50 oC aralığını kapsayan 1 oC hassasiyetli termometre, 6

10

mm-10 mm çapında ve en az 200 mm boyunda cam çubuk, uç kısmı dairesel olan 50 cm

uzunluğunda sapa sahip karıştırıcı, mekanik karıştırıcı, 0,01 g hassasiyetinde terazi,

110±5 oC sıcaklık sağlayabilen etüv, zaman ölçer (kronometre), her bir çöktürme

silindirinde kullanılmak üzere 1 lt damıtık su için 40 g sodyum hegzametafosfat

(Na2PO3) kullanılarak hazırlanan 125 ml’lik kalgon çözeltisi ve hidrometre.

a) Gövde ve sap kusursuz camdan yapılmış olmalıdır. Bu cam kimyevi etkilere

dayanıklı ve iyi tavlanmış olmalıdır.

b) Denge ağırlığı olarak katı bir madde kullanıldığında bu madde hidrometrenin dibine

80 oC’ye kadar ısıtıldığı zaman yumuşamayan bir yapıştırıcı ile tespit edilmelidir.

Denge ağırlığı olarak cıva kullanılıyorsa bu gövdenin dip kesimine sınırlandırılmalıdır.

c) Bölüntülerle rakamlar, üstün nitelikte, düz yüzeyli bir kağıt üzerine siyah mürekkeple

temiz olarak işaretlenmelidir.

d) Sap ve gövde orta eksene göre simetrik, kesitler ise dairesel olmalıdır. Kesitlerde,

temizleme ve kurutmaya engel olacak veya hava kabarcıklarının takılıp kalmasına

neden olabilecek ani girinti veya çıkıntılar bulunmamalıdır. Hidrometre, kapasitesi

içindeki sıvılarda sapın düşeyle yaptığı açı 1,5 dereceyi aşmayacağı biçimde yüzmelidir.

e) Bölüntü çizgileri ince ve belirgin kalınlıkta olmalıdır. Bölüntülü cetvel büyük veya

eğik olmamalı ve bölüntü çizgileri hidrometrenin eksenine dik olmalıdır.

f) Bölüntü çizgileri 0,0005 g/ml ’lik aralıklı olan hidrometrelerde, 0,0005’leri gösteren

bölüntüler kısa çizgilerle gösterilmeli; her onuncu bölüntüyü gösteren çizgiler uzun

olmalıdır. Bu sonuncu bölüntü çizgilerinin yanına, ilgili değerler yazılmalıdır. Böylece

düzenlenmiş bölüntü çizgileri şekil 2.2’de gösterilmiştir.

g) Bölüntüler 20 oC’deki birim ağırlık (g/ml) olarak gösterilmelidir. Bazı hidrometreler,

zemin taneleri için belirli bir bağıl yoğunluk (Gsh) kabulüyle bir litre süspansiyondaki

zemin miktarını gram olarak gösterecek biçimde kalibre edilmiştir. Bu tür hidrometreler

kullanıldığında, alınan okumaları, şu formülle g/ml’ye çevirmek gerekir.

11

shh

sh

(G -1)R =R

G

Burada;

R= Bir litre süspansiyondaki zemin miktarını gram olarak gösteren türdeki

hidrometrede, menisküs düzeltmesinde sonra elde edilen okuma,

Gsh= Hidrometrenin kalibrasyonu için kabul edilen tane bağıl yoğunluğu,

Rh= g/ml olarak kalibre edilmiş bir hidrometre kullanılmış olsa da, menisküs

düzeltmesinden sonra elde edilecek okumadır.

h) Her hidrometrenin sap veya gövde kesimi içerisine, bölüntü veya rakamları

etkilemeyecek biçimde, bölüntülerin esası, yani “20 oC’de g/ml” okunaklı olarak

yazılmalıdır.

Hidrometre deneyi 200 No.’lu elek altı malzeme kullanılarak yapılacak ise; yaklaşık 60

g zemin örneği 105 oC sıcaklığındaki etüve konularak 24 saat bekletilir. 24 saatin

sonunda etüvden çıkarılan örnekten 50 g cam behere boşaltılır. Cam beher içerisine

boşaltılan zemin örneğinin bir süre soğuması beklenir. Bu sırada 50 g zemin örneğinin

üzerine eklenecek olan kalgon çözeltisi (Na2PO3 çözeltisi) hazırlanır.

200 No.’lu elek altı malzemelerde bulunan kil ve silt boyutundaki taneler genellikle

topaklanmış vaziyette bulunurlar. Hidrometre deneyi yapılmadan önce bu tanelerin

birbirlerinden ayrılması gerekir. Bunun tersi durumunda birbirlerine tutunarak

topaklanmış, kümeleşmiş halde olan taneler su içerisinde daha hızlı çökerler ve bu

durum da onların daha büyük boyutlu tek bir tane olarak hesaplanmasına yol açar. Bu

da deney sonuçlarının hatalı olmasına sebep olur.

Bütün bunların önüne geçmek ve deneyin sağlıklı bir şekilde yapılması için kullanılan

kalgon çözeltisi 1000 ml damıtık su içerisine 40 g sodyum hegzametafosfatın (Na2PO3)

konulup etkili bir biçimde karıştırılmasıyla hazırlanır.

Burada dikkat edilmesi gereken husus damıtık su içerisine konulan sodyum

hegzametafosfat tanelerinin gözle görülmeyecek kadar küçük olmasının sağlanmasıdır.

(2.3)

12

Bunun da tek yolu, damıtık su içerisine konulduktan sonra hızlı bir şekilde

karıştırılması; hatta, ağzı kapalı bir bidon kullanılarak çalkalanmasıdır.

Soğuyan örnek üzerine 125 ml kalgon çözeltisi (Na2PO3 çözeltisi) dökülerek 3-5 dakika

süreyle cam çubukla hızlı bir şekilde karıştırılır. Karıştırma işleminin sonunda kalgon

çözeltisinin topaklanmış halde bulunan taneleri ayırmasını sağlamak amacıyla zemin-

kalgon çözeltisi karışımı yaklaşık 16 saat boyunca laboratuvar ortamında bekletilir.

Bekleme süresi bitiminde beher içerisinde bulunan örnek, cam çubukla tekrar birkaç

dakika karıştırıldıktan sonra zemin tanelerinin daha iyi ayrılmasını sağlamak amacıyla

mekanik karıştırıcının kabına dökülür. Bu işlem sırasında cam beherin çevresine ve

dibine yapışmış halde bulunan zemin tanecikleri varsa bunlar içi saf su dolu piset

yardımıyla yıkanır. Beher içerisinde tek bir tanenin kalmamasına özen gösterilir.

Mekanik karıştırıcı kabı içerisine bir miktar damıtık su ilave edilerek kap karıştırıcı

üzerindeki yerine takılır ve 1 dakika süreyle karıştırılır.

Karıştırma işlemi sonunda kap içerisinde bulunan örnek, çöktürme silindirine daha

kolay boşaltılması açısından tekrar cam beher içerisine alınır. Yine bu işlem sırasında

zemin tanelerinin karıştırıcının kabı içerisinde kalmamasına özen gösterilir. Kap

içerisinde kalan taneler damıtık su dolu piset yardımıyla cam beher içerisine aktarılır.

Beher içerisindeki örnek çöktürme silindirine (mezür) boşaltılır. Burada dikkat edilmesi

gereken nokta, beherden boşaltılan örneğin çöktürme silindiri çevresine yapışmasının

mümkün olduğunca önüne geçilmesidir.

Çöktürme silindirinin iç çeperine yapışan örnek yine piset yardımıyla yıkanarak bütün

tanelerin mezür içerisinde kalması sağlanır. Mezür içerisine örnek boşaltıldıktan sonra

karışım üzerine damıtık su ilave edilerek karışımın hacmi 1000 ml’ye tamamlanır.

Yukarıda anlatılan aşamalar neticesinde 200 No.’lu elek altı malzeme hidrometre deneyi

için hazırlanmış olur.

Hidrometre deneyi 40 No.’lu elek altı malzeme kullanılarak yapıldığında, zemin

numunesi birkaç aşamadan geçirilir. 40 No.’lu elek altı kurutulmuş zemin örneğinden,

60-70 g alınarak altında kova bulunan 200 numaralı elekten damıtık su kullanılarak

elenir. Damıtık su ile elenerek # 200 altına geçen zemin kova içerisinde birikmiş olur.

13

Elek üzerinde kalan zemin ise boş bir kaba aktarılarak kurutulmak üzere etüve

yerleştirilir. 200 No.’lu elek üzerinde kalan malzemenin kurutulduktan sonra etüvden

çıkarılıp tartılmasıyla elek altına geçen malzeme miktarı % cinsinden bulunur.

200 No.’lu elek altındaki kovada birikmiş olan ince taneli malzeme, damıtık su

yardımıyla bir behere boşaltılarak bu malzemenin çöktürülmesi sağlanır. Malzemenin

behere alınmasına özen gösterilir. Malzeme kaybı gibi bir durum deney sonuçlarını

olumsuz yönde etkiler.

Bir süre sonra çöktürmek üzere behere alınan ince taneli malzemenin beherin tabanında

biriktiği, damıtık suyun ise biriken malzemenin üzerinde kaldığı görülür.

Başka bir deyişle damıtık su ile 200 No.’lu elek altı malzemeden oluşan heterojen bir

çözelti elde edilmiş olur. Beher içerisindeki damıtık su, kısa bir hortum yardımıyla

dışarı tahliye edilerek beher içerisinde sadece 200 No.’lu elek altı malzemenin kalması

sağlanır.

Damıtık suyun tahliyesi neticesinde beher içerisinde kalan malzemeye kalgon çözeltisi

eklenip yukarıda da bahsedilen numunenin deney için hazırlanması aşamaları takip

edilerek 40 No.’lu elek altı malzeme hidrometre deneyine hazır hale getirilir.

Bütün bu işlemler, 40 No.’lu elek altı malzemenin her biri için ayrı ayrı yapılır ve

içerdikleri kum miktarları tespit edilir. Ayrıca 200 No.’lu ve 40 No.’lu elek altı

malzemelerin yoğunlukları, gazlı piknometre yardımıyla ölçülerek deneye başlamadan

önce deney formuna kaydedilir.

Deneyin yapılışı: Hidrometre deneyine başlamadan, deneyde kullanılacak olan

hidrometre, deney formu, damıtık su dolu piset, karıştırıcı, zaman ölçer (kronometre),

termometre ve bir kalem hazır olarak bulundurulur. Çöktürme silindirlerinin üzerine

konulacağı tezgahın deney süresince sarsılmayacak, sallanmayacak şekilde olmasına

dikkat edilir. Zira herhangi bir sarsıntı, çöktürme silindiri içersindeki örneğin çökme

hızını etkileyerek hidrometre okumalarının yanlış olmasına sebebiyet verir.

14

İçerisinde deney örneği bulunan 1000 ml kapasiteli çöktürme silindiri, tezgah üzerine

konulmadan önce ağzı avuç içi ile kapatılarak iki el arasına alınır ve yaklaşık 1 dakika

içerisinde 30 kere havada ters düz edilerek çalkalanır.

Çalkalama işlemi bitiminde çöktürme silindiri deneyin yapılacağı tezgah üzerine

yerleştirilir. Deney başlamadan kısa bir süre önce uzun saplı karıştırıcı mezür içerisine

daldırılarak zemin-damıtık su karışımı 1 dakika süre ile tekrar karıştırılır. Karıştırma

işlemi bitiminden sonra çöktürme silindiri kenarına yapışmış olan zemin tanecikleri

varsa, bunlar piset yardımıyla silindir içine indirilir ve hemen akabinde hidrometre

karışımın içine yavaşça bırakılır. Bu işlem sırasında hidrometrenin karışım içinde çok

fazla salınım yapmamasına özen gösterilir.

Hidrometrenin kısa sürede sabit hale gelmesi için, yaklaşık okuma derinliğine kadar

çöktürme silindiri içerisine elle indirilir ve daha sonra bırakılır. Kronometre kontrol

edilerek ilk hidrometre okumasının yapılacağı 15. saniye bitiminde menisküsün üst

hizasından hidrometre okuması yapılır ve deney formuna kaydedilir.

Yüzey çekme kuvvetinden dolayı, çöktürme silindirinde bulunan karışım içindeki

damıtık su, hidrometrenin sapında yukarıya doğru bir miktar tırmanmış olarak görülür.

Bu davranış menisküs olarak adlandırılmaktadır. Hidrometre okumalarının doğru

yapılabilmesi için tam suyun hizasından yapılması gerekmektedir. Ancak, çöktürme

silindiri içerisindeki zemin-damıtık su karışımı bulanık olacağından su seviyesinin

hidrometrenin sapında geldiği yeri okumak zorlaşır. Bu nedenle hidrometre okumaları

menisküsün üst tarafından yapılır ve daha sonra bu okumalara menisküs düzeltmeleri

(Fm) uygulanır.

İlk hidrometre okumasını takip eden diğer okumalar, deneyin başlangıcından itibaren

15. ve 30. sn ile yine bunları takip eden 1., 2., 4., 7., 15., 30., 60., 120., 240. ve 960.

dakikaların sonunda yapılır. İlk dört okuma arasındaki süre farkı diğer okumalara göre

oldukça kısa olduğundan bu sürelerde hidrometre çöktürme silindirinden çıkartılmaz.

4. dakikadaki hidrometre okuması alındıktan sonra, hidrometre yavaşça çöktürme

silindiri içerisinden çıkarılarak diğer çöktürme silindiri içerisine daldırılmadan önce içi

damıtık su dolu beher içerisine bırakılır.

15

Termometre ile çöktürme silindiri içerisindeki karışımın sıcaklığı ölçülerek ölçülen

sıcaklık ilk üç okuma için deney formuna yazılır. Bundan sonraki her hidrometre

okumasının ardından karışım sıcaklığı ölçülerek deney formuna kaydedilir.

Çöktürme silindiri içerisindeki zemin su karışımının sıcaklığı normalde 20 oC olmalıdır.

Eğer deney kış aylarında yapılıyor ise bu sıcaklığı sağlamak için sabit sıcaklıklı su

tankları kullanılmalı, çöktürme silindiri deney süresince su tankının içerisinde

bekletilmelidir. Her hidrometre okumasından sonra karışımın sıcaklığı okunmalı,

sıcaklığın 20 oC’den farklı olduğu durumlarda sıcaklık düzeltmesi (FT) uygulanmalıdır.

Laboratuar sıcaklığının 20 oC’den daha az olduğu durumlarda sabit sıcaklık su tankı

kullanılır. Sıcaklığın 20 oC’den fazla olduğu koşullardaki okumalar için ise sıcaklık

düzeltmeleri uygulanır.

Son hidrometre okuması yapıldıktan sonra deney tamamlanmış olur. Çöktürme silindiri

boşaltılıp yıkanarak bir sonraki deneye hazır hale getirilir.

Hesaplamalar: Yukarıda ayrıntılı bir şekilde anlatılmış olan hidrometre deneyinde,

hidrometre okumalarının işlendiği deney formu içerisinde sonuçların grafiklere

aktarılmasında kullanılan bazı hesaplamalar yer almaktadır. Bunların ayrıntılı

tanıtımları şu şekildedir:

Menisküs düzeltmesi (Fm): Menisküs düzeltmesi basit bir yolla belirlenir. Bunun için,

çöktürme silindirinin 1000 ml çizgisine kadar damıtık su doldurularak hidrometre bu

suyun içerisine daldırılır. Hidrometre sapı üzerine tırmanan suyun üst tarafından

(menisküsün üst tarafından) ve su yüzeyinin hizasından (menisküsün alt tarafından)

hidrometre okumaları yapılır. Çöktürme silindiri içerisinde damıtık su temiz ve berrak

olduğundan, menisküsün alt tarafındaki okuma rahatlıkla görülebilir. Bu iki okuma

arasındaki fark menisküs farkını verir ve bu farka menisküs düzeltmesi denir.

ASTM 152 H tipi hidrometre içinde 1000 ml damıtık su bulunan çöktürme silindirine

daldırılıp su seviyesinin üst tarafından (menisküsün üst tarafından) 29, su seviyesinin

hizasından (menisküsün alt tarafından) 30 değeri okunuyor ise bu durumda; menisküs

düzeltmesi 1 olarak hesaplanır.

16

Çözelti maddesi düzeltmesi (FZ): Basit bir deney yardımıyla çözelti maddesinin ve

sıcaklığın yoğunluk üzerindeki etkisini ortaya koymak mümkündür. Bunun için

hidrometre deneyinde kullanılan Na2PO3 çözeltisinden 125 ml alınarak damıtık su ile

birlikte çöktürme silindiri içerisine boşaltılır ve yine damıtık su ilave edilerek hacmi

1000 ml’ye tamamlanır. Çöktürme silindiri sabit sıcaklık tankına konularak, sıcaklığı 20 oC’nin bir miktar altında, örneğin yaklaşık olarak 17 oC olacak şekilde ayarlanır.

Silindir içerisindeki damıtık suyun sıcaklığı sabit hale geldiği anda hidrometre

daldırılarak yoğunluk ve arkasından da termometre ile sıcaklık okuması alınarak deney

formuna işlenir. Daha sonra sıcaklık bir miktar yükseltilerek yine silindir içerisindeki

suyun sıcaklığı sabit hale geldiğinde hidrometre ile bir yoğunluk okuması ve ardından

sıcaklık okuması alınarak kaydedilir. Her seferinde sıcaklık bir miktar yükseltilerek bu

şekilde toplam 4-5 kere sıcaklık ve yoğunluk okuması yapılır. Daha sonra elde edilen bu

değerler, düşey eksende sıcaklık, yatay eksende hidrometre okumaları olmak üzere bir

grafik üzerinde işaretlenir ve sonra bu noktalardan geçen en iyi doğru (regresyon

doğrusu) çizilir. Böylece hem sıcaklığın, hem de çözelti maddesinin yoğunluk

üzerindeki etkisi belirlenmiş olur (Liu ve Evett 1997).

Sıcaklık düzeltmesi (FT): Hidrometre deneyinde, deney sıcaklığı gerçekte 20 oC

olmayabilir. Sıcaklık düzeltmesi yaklaşık olarak;

TF =- 4,85+0,25T (T= Deney sırasında 15 oC ile 28 oC arasında ölçülen sıcaklık)

Özgül ağırlık ve sıcaklık düzeltmesi (A): Hidrometre deneyinde kullanılan zemin

numunesinin özgül ağırlığına ve deney sıcaklığına bağlı olarak yapılan düzeltmedir.

Eşdeğer tane çapının hesaplanmasında kullanılır.

{ }0,5s wA= 30η/ (G -1)γ

Burada;

= Suyun viskozitesi (gs/cm2)

Gs= Özgül ağırlık

ρw= Suyun yoğunluğu (g/cm3)

(2.4)

17

Hidrometre okuması (R): Çöktürme silindiri içerisine daldırılan hidrometreden alınan

doğrudan okumadır.

Düzeltilmiş hidrometre okuması (Rcp)= Sıcaklık ve çözelti maddesi düzeltmesine bağlı

olarak hesaplanan hidrometre okumasıdır. cp T zR =R + F - F şeklinde hesaplanır.

Efektif derinlik (L): Hidrometrenin çöktürme silindirinde bulunan karışım içine

daldırılmadan önceki durumda, karışımın üst seviyesi ile hidrometrenin ağırlık merkezi

arasındaki mesafedir.

Efektik derinlik (L) kavramının matematiksel ifadesi ise;

cLL(cm)=16,3-0,1633R ’dir.

Burada; RcL; efektif derinlik için düzeltilmiş hidrometre okuması olup,

cL mR =R+F şeklinde hesaplanır. Efektif derinilk için kullanılan matematiksel ifadelerin

yanına bu derinliğin hesaplanmasında kullanılan abaklar da mevcuttur.

Daha ince yüzde: Hidrometre deneyi içerisinde hesaplanan bir başka parametredir.

Daha ince yüzde cp s=(R /W )x100 şeklinde hesaplanır.

Burada Ws: Kuru numune ağırlığı’dır.

Eşdeğer tane çapı (D): Çöktürme silindiri içerisindeki tanelerin çökme hızıda etkili olan

tane çapının belirlenmesinde kullanılan parametredir.

0,5D(mm)=A(L/t)

Burada;

L(cm) ve t (dk) cinsinden hesaplamaya dahil edilir.

Nihai daha ince yüzde (PT): Hidrometre deneyinde, gradasyon eğrisinin şekillenmesinde

kullanılan en önemli parametredir. Şu şekilde hesaplanır:

(2.5)

(2.6)

18

T

200 numaralı elek altı malzemeP =

100

Bütün hesaplamalar neticesinde deney örneğine ait tane boyu eğrileri elde edilir. Tane

boyu eğerilerinden deneye tabi tutulan ince taneli malzemenin kil ve silt içerikleri tayin

edilir.

Bunun için tane çapının 0,002 mm olduğu noktadan gradasyon eğrisine bir dik çizilir.

0,002 mm çizgisinin gradasyon eğrisini kestiği noktanın geçen ince malzeme

eksenindeki değeri deney örneğinin kil içeriği (%) olarak belirlenir.

Belirlenen kil içeriğinin %100’den çıkartılmasıyla numunenin sahip olduğu silt içeriği

(%) de ortaya konulur. Bu şekilde ince taneli bir malzemeye ait tane boyu dağılımı

belirlenir.

2.2.2 Gazlı Piknometre ile yoğunluk tayini

Hidrometre analizlerinde kullanılan zemin numunelerinin her birinin yoğunluğu,

helyum gazı kullanan gazlı piknometre ile tayin edilir. Çalışmada kapsamında,

yoğunluk analizlerinde kullanılan piknometre “Ultrapycnometer 1000” markalı bir cihaz

olup, çalışma düzeni Arşimet’in akışkan hareketi prensibi ve Boyle Kanunu üzerine

kuruludur. Piknometrede kullanılan gazın helyum olması, helyumun ideal gaz davranışı

sergilemesi ve analiz edilecek numunenin en küçük gözeneklerine dahi girebilen tesirsiz

bir gaz oluşu sebebiyle tercih edilmektedir.

Gazlı piknometre ile yoğunluk tayini, toz veya yığınsal numunelerin hacim ve gerçek

yoğunluk değerlerinin belirlenmesinde kullanılan doğruluk payı yüksek (>%0,2),

oldukça yaygın, tekrarlanabilir, hassas (0,001 hassasiyet) ve hızlı bir yöntemdir.

Deneyde kullanılan araçlar: Ultrapycnometer 1000 modeli gazlı piknometre, hassas

terazi, zemin örneğinin piknometre hücresine yerleştirilmesini sağlamada kullanılan

ince uçlu spatula, 110±5 oC sıcaklık sağlayabilen etüv.

(2.7)

19

Deneyin yapılışı: Hidrometre deneylerinde kullanılan zemin örneğinden yaklaşık 50-60

g alınarak 110±5 oC sıcaklığındaki etüve kurutulmak üzere yerleştirilir. Bu işlem

bitiminde, piknometrenin 50 cm3 kapasiteli hücresi hassas terazide tartılırak ağırlığı

piknometre cihazı içerisindeki programa girdi olarak kaydedilmek üzere bir kenara

yazılır ve hücre ağırlığının darası alınır.

Piknometre hücresinin darası alındıktan sonra içerisine ince uçlu spatula yardımıyla

kurutulmuş olan zemin örneği doldurulur. Zemin örneğinin hücre içerisine

doldurulmasında, örneğin herhangi bir sıkıştırmaya maruz bırakılmamasına dikkat

edilir. İçerisinde zemin örneği bulununan piknometre hücresi, bir de bu şekilde

tartılarak ağırlığı yine cihaz içerisindeki programa girdi olarak kaydedilmek üzere bir

kenara yazılır. Bu haliyle piknometre hücresi cihaz içerisine yerleştirilir ve cihazda

kullanılmak üzere olan tüp içerisindeki helyum gazı açılır. Cihaz içerisindeki programa,

hücre boyutu, örnek ağırlığı, örnek numarası gibi parametreler girildikten sonra yine bu

program klavuzluğunda analiz başlatılır. Yaklaşık 1-2 dakika süren analiz neticesinde

cihaz içerisine yerleştirilen zemin örneğinin hacmi ve yoğunluğu 0,001 g/cm3

hassasiyetinde belirlenir.

2.2.3 Likit Limit Deneyi (Casagrande yöntemi)

Deneyde kullanılan araçlar: Deneyin yapılacağı özel olarak tasarlanmış Casagrande likit

limit aleti ve oluk açma bıçağı, belirli bir su içeriğine sahip numuneyi karıştırmak ve

Casagrande aletine yerleştirmeye yardımcı olacak spatula, numune karıştırma kabı,

deney bitiminde numuneyi etüve koymak için kullanılan yaklaşık 2 cm derinliğinde ve

5 cm çapında kurutma kapları, numuneye istenilen miktarda su verme amaçlı

kullanılacak olan damıtık su dolu piset, devamlı olarak 110±5 oC sıcaklık sağlayabilen

etüv ve 0,01 g hassasiyetinde terazi bu deneyde kullanılan ekipmanlardır.

Numunenin deney için hazırlanması: Likit limit deneyinde kullanılacak olan zemin

örneğinin deneye hazırlanma aşamaları, hidrometre analizlerinde kullanılan zemin

örneğinin deneye hazırlanma aşamaları ile aynıdır.

20

Deneyin yapılışı: 40 No.’lu elek altı malzemeden yaklaşık 150-200 g kadar alınarak

numune karıştırma kabı içerisine konulur. Numune kabı içerisindeki zemine piset

yardımıyla su verilerek pek ve homojen bir karışım haline gelinceye kadar spatula ile

karıştırılır. Oluşturulan karışım, suyun numunenin her yanına işlemesini sağlamak

amacıyla hava geçirmez bir desikatöre konularak en az 24 saat süreyle oda sıcaklığında

bekletilir. Desikatör içerisindeki numune ertesi gün desikatörden alınarak en az 10

dakika karıştırılır. Karıştırma süresi bazı killerde 30-40 dakikaya kadar çıkabilmektedir.

Burada amaç deneye tabi tutulacak zeminin güvenilir sonuçlar vermesini sağlamaktır.

Elde edilen zemin-su karışımından bir miktar alınarak likit limit cihazının tabanına

oturan kabı içerisine spatula yardımıyla konulur. Bu işlem gerçekleştirilmeden önce

muhakkak surette cihaz kabının cihazın tabanına oturması gerektiği kontrol edilir.

Cihaz kabı içerisindeki karışım yüzeyi tabana paralel olacak şekilde spatula yardımıyla

düzlenir ve oluk açma bıçağı, kabın hareketini sağlayan menteşenin ortasından geçen

çap boyunca kap içinde hareket ettirilerek kap içerisindeki numune ikiye bölünür.

Bıçak, hareketi sırasında kap yüzeyine dik olarak tutulmalı ve şevli yüzü hareket

yönüne bakmalıdır. Bu hareket neticesinde kap içerisindeki numunenin ortasında “V”

kesitli bir oluk açılır.

Kabın cihaz tabanına vurmasını sağlayan krank kolu, saniyede 2 vuruş olacak şekilde

bir hızla çevrilir. Kap içerisinde simetrik olarak ikiye ayrılmış ve iki yanda kalan zemin,

oluk açma bıçağı ile oluşturulan oluğun dip kısmında 13 mm buyunca birbirine değene

kadar kap kaldırılıp düşürülür. Oluktaki 13 mm kapanma gerçekleştikten sonra düşürme

işlemi sonlandırılarak bu kapanmayı sağlayan düşüş sayısı (N) kaydedilir.

Oluğun kapanmış olan kesiminin çevresinden spatula yardımıyla kütlesi yaklaşık 10 g

olan bir numune alınarak kurutma kabına konur. Bütün bu işlemlerden sonra

Casagrande cihazının pirinç kabı iyice temizlenerek bir sonraki deneye hazır hale

getirilir.

Her deneyden önce likit limit cihazının ve oluk açma bıçağının temiz, kuru ve iyi çalışır

durumda olup olmadığı muhakkak kontrol edilmelidir. Ayrıca pirinç kabın serbestçe

düşebilmesine ve menteşelerde yan oynamaların gereğinden çok olmamasına özen

gösterilmelidir. Deney sırasında likit limit cihazı kabının kaldırılacağı maksimum

21

yükseklik, kap ve en yüksek duruma getirildiği zaman 1 cm kalınlığındaki mastar

ölçeğin kap ile taban arasından kılı kılına geçebilecek bir biçimde ayarlanmalıdır.

Casagrande likit limit cihazının pirinç kabı içersinden bir sonraki deneyi yapmak için

alınan zemin numunesi üzerine bir miktar daha su eklenerek spatula yardımıyla tekrar

karıştırılır ve yukarıda anlatılan işlemler uygulanarak deney en az iki kere daha yapılır.

Toplamda üç deney yapılmış olup düşüş sayılarının ilk denemede 25-35, diğer

denemede 20-30 ve son olarak 15-25 arasında olmasına dikkat edilir.

Her deneyden sonra su içeriği (Wn) belirlenir. Bunun için her denemde elde edilen su

içeriğine karşı düşme sayısı, bir grafik kağıdı üzerine işaretlenir. Bu işlem için, su

içeriği değerleri aritmetik yatay eksen boyunca, düşüş sayısı değerleri (N) ise logaritmik

düşey eksen boyunca konumlandırılır.

Elde edilen en az üç veya daha fazla noktaya en iyi uyan doğru çizilir ve elde edilen

doğru üzerinde 25 vuruşa karşılık gelen su içeriği zeminin likit limiti olarak belirlenir

(Anonymous 2000b).

2.2.4 Plastik Limit Deneyi (Elle Yuvarlama Yöntemi)

Deneyde kullanılan araçlar: Kalınlığı en az 1 cm, bir kenarının uzunluğu 30-45 cm olan,

kare biçiminde düz yüzeyli cam plaka, tercihen akrilikten yapılmış yuvarlama aleti,

numuneye istenilen miktarda su verme amaçlı kullanılacak olan damıtık su dolu piset, 2

cm uzunluğunda ve yaklaşık 10-13 cm uzunluğunda karıştırma spatulası, numune

karıştırma kabı, 0,01 g hassasiyetinde terazi, 110±5 oC sıcaklık sağlayabilen etüv ve su

içeriğini belirlemek için kullanılacak olan metal örnek kapları bu deneyde kullanılan

ekipmanlardır. Plastik limit deneyinde kullanılan bütün bu ekipmanlardan ziyade bu

deneyin yapımında kullanılan en belirleyici unsur deneyi yapanın yeteneğidir.

Deneyin yapılışı: Plastik limit deneyi, likit limit deneyi ile bağlantı olarak

yapılacağından deney örneği, likit limit deneyi için hazırlanan örnekten yaklaşık olarak

20-30 g alınarak yapılır. Bu nedenle plastik limit için örnek hazırlama yöntemleri likit

limit deneyi ile aynıdır.

22

Likit limit deneyinden sonra plastik limit deneyinde kullanılmak üzere bir miktar

numune ayrılır. Ayrılan bu numune (özellikle killi zeminlerde) muhtemelen plastik

limit kıvamından daha yüksek su içeriğine sahip olacağından plastik limit kıvamına

getirmek adına açık hava ortamında bekletilir.

Bu işlem numunenin cam plaka üzerinde veya karıştırma kabında karıştırılmasıyla

gerçekleştirilebildiği gibi numunenin elde yuvarlanması yoluyla da

gerçekleştirilebilmektedir. Ayrıca, elektrikli fan veya kurutma kağıtları da numunenin

su içeriğini düşürmede kullanılan araçlar içerisinde yer alır.

Numune yaklaşık olarak plastik limit kıvamına geldiğinde iki el arasında yuvarlanarak

küçük bir top haline getirilir ve ikiye bölünür. İkiye bölünmüş parçalardan bir tanesi

sahip olduğu su içeriğini kaybetmemesi için desikatöre konur. Yaklaşık 1,5-2,0 g

ağırlığındaki diğer parça eller arasında yuvarlanarak elips haline getirilerek yuvarlama

aletinin kullanımına geçilir.

Yuvarlama aleti alt ve üst olmak üzere iki adet levhadan oluşmaktadır. Alt levha sabit

olup hareketi sağlayan üst levha üzerinde bir tutacak bulunur. Ayrıca levhaların

ortasından bir hat şeklide geçen, numunenin yapışmasını engelleyen teflon bantlar

yuvarlama aletinin bir diğer önemli unsurları arasında yer alır.

Elips haline getirilmiş zemin numunesi sabit olan alt levhanın kayma kenarlarının tam

ortasına gelecek şekilde yerleştirilir ve üst levha da zemin numunesine değecek şekilde

tutulur. Bu sırada üst levha üzerine hafif bir kuvvet uygulanarak aynı anda ileri ve geri

yavaş bir biçimde hareket ettirilir.

Bu işlem iki levha arasında kalan zemin numunesi 3,2 mm çapında bir zemin solucanı

haline gelene kadar yani üst levha alt levhadaki kayma kenarlarına temas edinceye

kadar devam ettirilir. Zemin solucanının çapı 3,2 mm’ye geldiğinde henüz kopma

olmamışsa numunenin su içeriği plastik limitten yüksek demektir. Bu durumda zemin

solucanı elle parçalanarak tekrar yoğrulur ve elips şekline getirilir. Bu şekilde, vücut

sıcaklığından dolayı örnek bir miktar nem kaybedecektir.

Elips şekline getirilen zemin numunesi yuvarlama aletine konarak zeminin yuvarlama

için uygulanan kuvvet altında daha fazla yuvarlanamadığı ve parçalara ayrılmaya

23

başladığı duruma kadar yukarıda anlatılan işlemlere devam edilir. Eğer önceki

yuvarlamalar sırasında zemin solucanının çapı 3,2 mm’ye kadar inmişse, bu çaptan daha

büyük bir çapta parçalanıp deney sonlandırılabilir. Burada deneyi yapan kişinin dikkat

etmesi gereken husus, parçalanmanın 3,2 mm’lik çapta meydana gelmesi durumudur.

Bunun için yuvarlama hızının yavaşlatılması, uygulanan kuvvetin azaltılması veya

arttırılması gibi davranışlarda bulunmamalı; deneyin başından sonuna kadar uyguladığı

kuvveti ve yuvarlama hızını sabit tutmalıdır. 3,2 mm çapında yuvarlama aletinde

dağılan numunenin parçaları toplanıp bir numune kabına konur ve su içeriği belirlenir.

Ölçüm için alınan numunenin yaş haldeki kütlesinin en az 6 g olmasına dikkat

edilmelidir.

Zeminin ilk parçası için plastik limit deneyi yapıldıktan sonra başlangıçta ayrılan ikinci

parçası içinde aynı işlemler yapılır ve plastik limit kopması elde edildikten sonra kap

numarası ve kütlesi (M1) önceden not edilen numune kabına konulur ve kapla birlikte

tartılarak (M2) deney föyüne not edilir. Bu deneyde de su içeriğini belirlemek amacıyla

alınan numune 6 g‘dan az olmamalıdır.

Her iki deney neticesinde elde edilen su içeriklerinin ortalaması deneye tabi tutulan

zemin numunesinin plastik limiti olarak adlandırılır.

Yapılan deney sonucunda zemin numunesinin plastik limiti ölçülemiyor ya da plastik

limit likit limite eşit veya ondan büyük olarak belirleniyorsa zemin non-plastik (NP)

olarak adlandırılır (Anonymous 2000b).

Hesaplamalar:

M1= Kap kütlesi

M2= Kap + yaş numune kütlesi

M3= Kap + kuru numune kütlesi

Su içeriği (w) ( ) ( )2 3 3 1M -M / M -M x100(%)=

24

3. DENEYSEL BULGULAR

Bu bölümde, diğer bölümlerde anlatılan yöntemler kullanılarak gerçekleştirilen

deneylere ait sonuçlar yer almaktadır. Bu deneyler; hidrometre analizleri, likit limit ve

plastik limit deneyleri olarak sıralanmaktadır.

Bunlardan; likit limit ve plastik limit deneylerine ait veriler danışman öğretim üyesi

denetiminde gerçekleştirilen bir başka çalışmaya aittir. Sadece bu çalışmadan elde

edilen sonuçları desteklemek amacıyla alıntılanmıştır. Veriler başka bir kaynaktan temin

edilmiş olsa da, bunlara ait deneysel bulguların burada sunulmasının çalışmanın

bütünlüğü açısından gerekli olduğu düşünülmektedir.

3.1 Hidrometre Analizi Sonuçları

200 No.’lu elek altı malzemeler sadece ince taneli silt ve kil türü bileşenlerden

oluştuğundan hidrometre analizleri bu tür örneklerde doğrudan yapılır. 40 No.’lu elek

altı malzemeler ise kil ve silt türü bileşenlerinin yanında kum boyutuna ulaşan

bileşenler de içermektedirler.

Bu durum dikkate alınarak 60 adet 40 No.’lu elek altı zemin örneğinin içerdiği kum

miktarlarının ortaya konulması gerektiği düşünülmektedir.

Hidrometre analizlerinde kullanılan 60 çift zemin numunesine ait gazlı piknometre ile

belirlenen yoğunluklar çizelge 3.1’de yer almaktadır.

Gazlı piknometre ile belirlenen yoğunlukların hidrometre analizlerinde hesaplamalara

katılmasıyla, 40 No.’lu ve 200 No.’lu elek altı malzemelerin tane boyu dağılımları

belirlenir.

Çizelge 3.2’de 40 No’lu elek altı malzemelerin tane boyu dağılımları % cinsinden yer

almaktadır. Çizelgede; tane boyu dağılımları içerisinde yer alan kil ve silt miktarlarının

yanında, sınıflama deneylerine tabi tutulan 40 No.’lu elek altı malzemelerin içerdiği

kum miktarları da bulunmaktadır.

25

Çizelge 3.1 40 No.’lu ve 200 No.’lu elekten geçen zeminlerin yoğunlukları (g/cm3)

No. Yoğunluk No. Yoğunluk No Yoğunluk No Yoğunluk

1A 2,743 31A 2,600 1B 2,633 31B 2,591

2A 2,709 32A 2,702 2B 2,649 32B 2,685

3A 2,666 33A 2,642 3B 2,601 33B 2,634

4A 2,643 34A 2,689 4B 2,630 34B 2,700

5A 2,675 35A 2,662 5B 2,691 35B 2,656

6A 2,625 36A 2,695 6B 2,636 36B 2,697

7A 2,650 37A 2,739 7B 2,670 37B 2,732

8A 2,629 38A 2,639 8B 2,633 38B 2,610

9A 2,676 39A 2,689 9B 2,674 39B 2,683

10A 2,654 40A 2,625 10B 2,677 40B 2,628

11A 2,656 41A 2,570 11B 2,608 41B 2,589

12A 2,697 42A 2,630 12B 2,578 42B 2,660

13A 2,614 43A 2,601 13B 2,574 43B 2,606

14A 2,533 44A 2,650 14B 2,572 44B 2,802

15A 2,616 45A 2,880 15B 2,620 45B 2,840

16A 2,601 46A 2,624 16B 2,594 46B 2,628

17A 2,765 47A 2,664 17B 2,632 47B 2,639

18A 2,529 48A 2,635 18B 2,501 48B 2,629

19A 2,580 49A 2,613 19B 2,572 49B 2,659

20A 2,664 50A 2,671 20B 2,649 50B 2,645

21A 2,558 51A 2,649 21B 2,553 51B 2,644

22A 2,632 52A 2,606 22B 2,623 52B 2,628

23A 2,667 53A 2,623 23B 2,635 53B 2,638

24A 2,630 54A 2,652 24B 2,600 54B 2,669

25A 2,671 55A 2,640 25B 2,654 55B 2,617

26A 2,626 56A 2,611 26B 2,605 56B 2,625

27A 2,746 57A 2,661 27B 2,722 57B 2,709

28A 2,685 58A 2,698 28B 2,626 58B 2,672

29A 2,677 59A 2,723 29B 2,632 59B 2,660

30A 2,747 60A 2,769 30B 2,701 60B 2,681

40 No.'lu elek altı 200 No.'lu elek altı

Çizelge 3.2-3.3’de aynı zemine ait farklı delik çapındaki iki elek altı malzemenin tane

boyu dağılımları yer almaktadır.

26

Çizelge 3.2 40 No.’lu elekten geçen zeminlerin hidrometre analizi sonuçları

Örnek No. D50 Kil (% ) Silt (% ) Kum (% ) Örnek No. D50 Kil (%) Silt (% ) Kum (% )

1A 0,005 29 54 17 31A 0,010 24 52,6 23,4

2A 0,004 36 46,8 17,2 32A 0,002 50 30 20

3A 0,007 29 52,9 18,1 33A 0,003 43 28,8 28,2

4A 0,007 31 46,7 22,3 34A 0,002 48 31,6 20,4

5A 0,002 48 45,4 6,6 35A 0,002 49 44,4 5,6

6A 0,004 40 48,6 11,4 36A 0,005 32 51,8 16,2

7A 0,002 51 39,7 9,3 37A 0,001 55 42,6 2,4

8A 0,006 34 46,1 19,9 38A 0,006 29 50,8 20,2

9A 0,002 46 52,2 1,8 39A 0,002 50 39 11

10A 0,002 50 40,3 9,7 40A 0,020 20 56 24

11A 0,013 16 59,6 24,4 41A 0,010 22 61,2 16,8

12A 0,012 16 57,9 26,1 42A 0,002 47 43,2 9,8

13A 0,005 42 31,4 26,6 43A 0,010 24 57,4 18,6

14A 0,003 46 47,1 6,9 44A 0,005 35 42,8 22,2

15A 0,008 19 72,2 8,8 45A 0,015 42 29,5 28,5

16A 0,013 13 76,3 10,7 46A 0,013 20 48 32

17A 0,002 48 34,4 17,6 47A 0,004 37 48,6 14,4

18A 0,020 11 55,7 23,3 48A 0,010 25 51,2 23,8

19A 0,023 17 54,2 27,8 49A 0,005 33 42,8 24,2

20A 0,004 37 48,9 14,1 50A 0,005 35 47 18

21A 0,020 21 46,6 32,4 51A 0,020 20 51,8 28,2

22A 0,003 43 47,2 9,2 52A 0,013 20 53 27

23A 0,003 44 43,5 12,5 53A 0,006 35 42,6 20,4

24A 0,002 17 51,1 31,9 54A 0,004 39 44,4 16,6

25A 0,002 48 46,4 5,6 55A 0,005 36 47,8 16,2

26A 0,020 16 52 32 56A 0,006 32 42,6 25,4

27A 0,001 61 36,4 2,6 57A 0,003 42 41,2 16,8

28A 0,005 36 46,9 17,1 58A 0,004 37 45,6 17,4

29A 0,004 37 51,6 11,4 59A 0,007 34 42,6 23,4

30A 0,002 52 36,8 11,2 60A 0,001 58 27,6 14,4

Çizelge 3.2’deki verilere göre 40 No.’lu elek altı zeminlerin büyük bir bölümünün

içerdiği kum miktarının %14 ile %25 arasında değiştiği görülmektedir. Bunun yanında,

bu tür zeminlerde %32’ye varan kum da dikkat çekici başka bir unsur olarak göze

çarpmaktadır. 200 No.’lu elekten geçen zeminlerin hidrometre deney sonuçları çizelge

3.3’de görülmektedir.

27

Çizelge 3.3 200 No.’lu elekten geçen zeminlerin hidrometre analizi sonuçları

Örnek No. D50 Kil (% ) Silt (% ) Kum (%) Örnek No. D50 Kil (% ) Silt (% ) Kum (%)

1B 0,003 47 53 0 31B 0,007 22 78 0

2B 0,003 41 59 0 32B 0,001 60 40 0

3B 0,006 31 69 0 33B 0,003 45 55 0

4B 0,004 35 65 0 34B 0,001 68 32 0

5B 0,006 29 71 0 35B 0,001 47 53 0

6B 0,004 39 61 0 36B 0,003 37 63 0

7B 0,002 55 45 0 37B 0,001 62 38 0

8B 0,004 37 63 0 38B 0,006 26 74 0

9B 0,002 46 54 0 39B 0,001 62 38 0

10B 0,001 56 44 0 40B 0,005 22 78 0

11B 0,007 18 82 0 41B 0,001 15 85 0

12B 0,007 25 75 0 42B 0,004 30 70 0

13B 0,004 45 55 0 43B 0,009 20 80 0

14B 0,006 26 74 0 44B 0,002 44 56 0

15B 0,015 16 84 0 45B 0,020 20 80 0

16B 0,011 15 85 0 46B 0,006 20 80 0

17B 0,015 12 88 0 47B 0,004 35 65 0

18B 0,013 14 86 0 48B 0,006 25 75 0

19B 0,011 19 81 0 49B 0,006 25 75 0

20B 0,002 46 54 0 50B 0,003 42 58 0

21B 0,007 25 75 0 51B 0,008 16 84 0

22B 0,004 37 63 0 52B 0,008 20 80 0

23B 0,002 47 53 0 53B 0,004 15 85 0

24B 0,007 25 75 0 54B 0,002 47 53 0

25B 0,002 47 53 0 55B 0,004 39 61 0

26B 0,007 22 78 0 56B 0,006 26 74 0

27B 0,001 61 39 0 57B 0,002 51 49 0

28B 0,003 38 62 0 58B 0,003 43 57 0

29B 0,006 25 75 0 59B 0,004 36 64 0

30B 0,001 58 42 0 60B 0,002 45 55 0

Hidrometre analizi sonuçlarının ne ölçüde anlamlı olduğunun değerlendirilebilmesi için

analizlerde kullanılan 60 çift zemin numunesinin USCS sınıfının bilinmesi

gerekmektedir. Bu zeminlere ait Atterberg kıvam limitleri deneylerine ait sonuçlar alt

bölümlerde yer almaktadır.

28

3.2 Likit Limit ve Plastik Limit Deneyi Sonuçları

Çizelge 3.4’ de 40 No.’lu elek altı zeminlerin likit limit ve plastik limit değerleri ile

deney numunelerinin USCS sınıfları yer almaktadır. Benzer şekilde aynı işlemler 200

No.’lu elek atı malzemeler için de yapılmış olup, bu tür malzemelerin likit limit ve

plastik limit değerleri ile bunların USCS sınıfları çizelge 3.5’ de görülmektedir.

Çizelge 3.4 40 No.’lu elek altındaki zeminlerin likit limit ve plastik limit deneyi sonuçları*

Örnek No. LL PL USCS Örnek No. LL PL USCS

1A 66,3 29,3 CH 31A 54,6 30,9 MH

2A 57,1 24,4 CH 32A 58,5 24,2 CH

3A 62,0 30,0 CH 33A 69,0 29,2 CH

4A 54,5 25,6 CH 34A 54,6 21,9 CH

5A 69,8 32,9 CH 35A 57,4 29,2 CH

6A 71,4 31,8 CH 36A 47,8 25,5 CL

7A 79,0 33,9 CH 37A 77,1 26,5 CH

8A 57,8 29,6 CH 38A 68,2 31,2 CH

9A 73,9 33,3 CH 39A 62,7 24,0 CH

10A 75,0 33,1 CH 40A 47,7 25,0 CL

11A 49,3 29,8 ML 41A 67,3 37,1 MH

12A 57,4 24,3 CH 42A 68,6 27,3 CH

13A 69,2 26,6 CH 43A 57,9 37,0 MH

14A 71,0 40,3 MH 44A 55,3 25,0 CH

15A 66,3 39,1 MH 45A 54,0 29,8 MH

16A 60,6 41,3 MH 46A 49,8 26,1 CL

17A 57,0 29,9 CH 47A 57,4 28,5 CH

18A 53,7 33,4 MH 48A 54,6 30,1 MH

19A 52,6 30,5 MH 49A 59,5 30,3 CH

20A 53,1 25,0 CH 50A 55,9 24,2 CH

21A 50,3 24,8 CH 51A 52,6 33,9 MH

22A 61,0 29,9 CH 52A 53,0 32,7 MH

23A 56,3 28,8 CH 53A 56,7 32,5 MH

24A 42,9 26,2 ML 54A 58,0 25,6 CH

25A 65,2 27,2 CH 55A 54,7 30,4 MH

26A 48,5 28,6 ML 56A 55,2 31,2 MH

27A 74,4 29,6 CH 57A 57,0 29,9 CH

28A 57,4 25,3 CH 58A 53,0 30,0 MH

29A 65,2 33,8 MH 59A 56,3 31,0 MH

30A 53,3 25,4 CH 60A 55,4 30,8 MH

* Prof. Dr. Kamil Kayabalı’nın kişisel verileri olup, izin alarak kullanılmıştır.

29

Çizelge 3.5 200 No.’lu elek altındaki zeminlerin likit limit ve plastik limit deneyi sonuçları*

Örnek No. LL PL USCS Örnek No. LL PL USCS

1B 75,5 35,6 MH 31B 61,5 34,0 MH

2B 66,7 31,6 CH 32B 70,2 29,4 CH

3B 70,8 35,8 MH 33B 71,8 30,2 CH

4B 63,7 31,5 CH 34B 51,9 25,2 CH

5B 78,6 36,5 MH 35B 62,2 27,8 CH

6B 78,1 38,6 MH 36B 46,4 28,1 ML

7B 90,3 35,2 CH 37B 78,4 29,1 CH

8B 71,1 35,7 MH 38B 61,4 35,9 MH

9B 77,6 35,3 CH 39B 62,8 29,9 CH

10B 83,9 35,0 CH 40B 54,4 31,3 MH

11B 59,4 39,0 MH 41B 70,2 43,8 MH

12B 81,0 26,5 CH 42B 68,0 30,8 CH

13B 87,2 34,0 CH 43B 64,1 36,6 MH

14B 84,5 41,4 MH 44B 61,9 32,0 MH

15B 72,2 40,2 MH 45B 65,1 30,7 CH

16B 64,3 40,5 MH 46B 52,6 32,3 MH

17B 65,0 35,0 MH 47B 60,7 30,5 CH

18B 55,1 36,3 MH 48B 60,2 33,2 MH

19B 58,9 30,8 MH 49B 62,2 35,3 MH

20B 64,3 27,3 CH 50B 61,7 30,3 CH

21B 61,5 30,1 CH 51B 66,2 39,6 MH

22B 64,9 30,2 CH 52B 59,5 36,3 MH

23B 71,4 31,2 CH 53B 65,1 30,8 CH

24B 55,6 33,7 MH 54B 67,6 30,2 CH

25B 67,8 27,6 CH 55B 63,8 31,8 CH

26B 53,8 33,3 MH 56B 61,6 32,6 MH

27B 75,9 32,0 CH 57B 67,7 31,4 CH

28B 65,0 30,5 CH 58B 60,5 30,4 CH

29B 67,9 40,0 MH 59B 64,6 32,9 MH

30B 55,9 27,8 CH 60B 63,4 30,7 CH

* Prof. Dr. Kamil Kayabalı’nın kişisel verileri olup, izin alarak kullanılmıştır.

Bütün veriler doğrultusunda 40 No.’lu ve 200 No.’lu elek altı zeminlerin likit limit ve

plastik limit değerlerinin tane boyuna bağlı değişimleri ile bunların grafiksel ifadeleri alt

bölümlerde sıralanmaktadır.

30

Çizelge 3.6 Likit limit değerlerinin karşılaştırılması

Örnek No. LL Örnek No. LL Değişim (%) Örnek No. LL Örnek No. LL Değişim (%)1A 66,3 1B 75,5 12 31A 54,6 31B 61,5 112A 57,1 2B 66,7 14 32A 58,5 32B 70,2 173A 62,0 3B 70,8 12 33A 69,0 33B 71,8 44A 54,5 4B 63,7 14 34A 54,6 34B 51,9 -55A 69,8 5B 78,6 11 35A 57,4 35B 62,2 86A 71,4 6B 78,1 9 36A 47,8 36B 46,4 -37A 79,0 7B 90,3 13 37A 77,1 37B 78,4 28A 57,8 8B 71,1 19 38A 68,2 38B 61,4 -119A 73,9 9B 77,6 5 39A 62,7 39B 62,8 010A 75,0 10B 83,9 11 40A 47,7 40B 54,4 1211A 49,3 11B 59,4 17 41A 67,3 41B 70,2 412A 57,4 12B 81,0 29 42A 68,6 42B 68,0 -113A 69,2 13B 87,2 21 43A 57,9 43B 64,1 1014A 71,0 14B 84,5 16 44A 55,3 44B 61,9 1115A 66,3 15B 72,2 8 45A 54,0 45B 65,1 1716A 60,6 16B 64,3 6 46A 49,8 46B 52,6 517A 57,0 17B 65,0 12 47A 57,4 47B 60,7 518A 53,7 18B 55,1 3 48A 54,6 48B 60,2 919A 52,6 19B 58,9 11 49A 59,5 49B 62,2 420A 53,1 20B 64,3 17 50A 55,9 50B 61,7 921A 50,3 21B 61,5 18 51A 52,6 51B 66,2 2122A 61,0 22B 64,9 6 52A 53,0 52B 59,5 1123A 56,3 23B 71,4 21 53A 56,7 53B 65,1 1324A 42,9 24B 55,6 23 54A 58,0 54B 67,6 1425A 65,2 25B 67,8 4 55A 54,7 55B 63,8 1426A 48,5 26B 53,8 10 56A 55,2 56B 61,6 1027A 74,4 27B 75,9 2 57A 57,0 57B 67,7 1628A 57,4 28B 65,0 12 58A 53,0 58B 60,5 1229A 65,2 29B 67,9 4 59A 56,3 59B 64,6 1330A 53,3 30B 55,9 5 60A 55,4 60B 63,4 13

40 No.'lu elek altı 200 No.'lu elek altı 40 No.'lu elek altı 200 No.'lu elek altı

Çizelge 3.6’daki verilere göre 200 No.’lu elek altı zeminlerin likit limit değerlerinin 40

No.’lu elek altı zeminlerin likit limit değerlerine göre daha yüksek olduğu

görülmektedir. 200 No.’lu elek altı 60 adet zemin numunesinin sadece 4’ünün likit limit

değerinin 40 No.’lu elek altı malzemenin likit limit değerinden düşüktür.

Aynı değerlendirmeler plastik limit değerleri için de yapılmış olup, bunlar çizelge

3.7’de yer almaktadır.

Çizelge 3.7 Plastik limit değerlerinin karşılaştırılması

31

Örnek No. PL Örnek No. PL Değişim (%) Örnek No. PL Örnek No. PL Değişim (%)

1A 29,3 1B 35,6 18 31A 30,9 31B 34,0 9

2A 24,4 2B 31,6 23 32A 24,2 32B 29,4 18

3A 30,0 3B 35,8 16 33A 29,2 33B 30,2 3

4A 25,6 4B 31,5 19 34A 21,9 34B 25,2 13

5A 32,9 5B 36,5 10 35A 29,2 35B 27,8 -5

6A 31,8 6B 38,6 18 36A 25,5 36B 28,1 9

7A 33,9 7B 35,2 4 37A 26,5 37B 29,1 9

8A 29,6 8B 35,7 17 38A 31,2 38B 35,9 13

9A 33,3 9B 35,3 6 39A 24,0 39B 29,9 20

10A 33,1 10B 35,0 5 40A 25,0 40B 31,3 20

11A 29,8 11B 39,0 24 41A 37,1 41B 43,8 15

12A 24,3 12B 26,5 8 42A 27,3 42B 30,8 11

13A 26,6 13B 34,0 22 43A 37,0 43B 36,6 -1

14A 40,3 14B 41,4 3 44A 25,0 44B 32,0 22

15A 39,1 15B 40,2 3 45A 29,8 45B 30,7 3

16A 41,3 16B 40,5 -2 46A 26,1 46B 32,3 19

17A 29,9 17B 35,0 15 47A 28,5 47B 30,5 7

18A 33,4 18B 36,3 8 48A 30,1 48B 33,2 9

19A 30,5 19B 30,8 1 49A 30,3 49B 35,3 14

20A 25,0 20B 27,3 8 50A 24,2 50B 30,3 20

21A 24,8 21B 30,1 18 51A 33,9 51B 39,6 14

22A 29,9 22B 30,2 1 52A 32,7 52B 36,3 10

23A 28,8 23B 31,2 8 53A 32,5 53B 30,8 -6

24A 26,2 24B 33,7 22 54A 25,6 54B 30,2 15

25A 27,2 25B 27,6 1 55A 30,4 55B 31,8 4

26A 28,6 26B 33,3 14 56A 31,2 56B 32,6 4

27A 29,6 27B 32,0 8 57A 29,9 57B 31,4 5

28A 25,3 28B 30,5 17 58A 30,0 58B 30,4 1

29A 33,8 29B 40,0 16 59A 31,0 59B 32,9 6

30A 25,4 30B 27,8 9 60A 30,8 60B 30,7 0

40 No.'lu elek altı 200 No.'lu elek altı 40 No.'lu elek altı 200 No.'lu elek altı

Çizelge 3.7’deki verilere göre 200 No.’lu elek altı zeminlerin plastik limit değerlerinin

40 No.’lu elek altı zeminlerin likit limit değerlerine göre daha yüksek olduğu

görülmektedir. 200 No.’lu elek altı 60 adet zemin numunesinin sadece 4’ünün plastik

limit değerinin 40 No.’lu elek altı malzemenin plastik limit değerinden düşüktür.

Çizelge 3.6-3.7’deki verilere göre 60 adet zemin numunesine ait likit limit ve plastik

limit değerlerindeki artışları gösteren grafikler şekil 3.1-3.2’de yer almaktadır.

32

Şekil 3.1 40 No.’lu ve 200 No.’lu elek altındaki zeminlerin likit limit değerlerinin grafiksel olarak karşılaştırılması

Şekil 3.2 40 No.’lu ve 200 No.’lu elek altındaki zeminlerin plastik limit değerlerinin karşılaştırılması

33

3.3 Hidrometre Analizi Sonuçları ile USCS Sınıflarının Karşılaştırılması

40 No.’lu elek altı zeminlerin USCS sınıflarını içeren hidrometre deneyi sonuçları

çizelge 3.8’de görülmektedir.

Çizelge 3.8 40 No.’lu elek altı zeminlerin USCS sınıflarına göre kil, silt ve kum oranları

Örnek No. Kil (% ) Silt (% ) Kum (% ) USCS Örnek No. Kil (% ) Silt (% ) Kum (%) USCS

1A 29 54 17 CH 31A 24 52,6 23,4 MH

2A 36 46,8 17,2 CH 32A 50 30 20 CH

3A 29 52,9 18,1 CH 33A 43 28,8 28,2 CH

4A 31 46,7 22,3 CH 34A 48 31,6 20,4 CH

5A 48 45,4 6,6 CH 35A 49 44,4 5,6 CH

6A 40 48,6 11,4 CH 36A 32 51,8 16,2 CL

7A 51 39,7 9,3 CH 37A 55 42,6 2,4 CH

8A 34 46,1 19,9 CH 38A 29 50,8 20,2 CH

9A 46 52,2 1,8 CH 39A 50 39 11 CH

10A 50 40,3 9,7 CH 40A 20 56 24 CL

11A 16 59,6 24,4 ML 41A 22 61,2 16,8 MH

12A 16 57,9 26,1 CH 42A 47 43,2 9,8 CH

13A 42 31,4 26,6 CH 43A 24 57,4 18,6 MH

14A 46 47,1 6,9 MH 44A 35 42,8 22,2 CH

15A 19 72,2 8,8 MH 45A 42 29,5 28,5 MH

16A 13 76,3 10,7 MH 46A 20 48 32 CL

17A 48 34,4 17,6 CH 47A 37 48,6 14,4 CH

18A 11 55,7 23,3 MH 48A 25 51,2 23,8 MH

19A 17 54,2 27,8 MH 49A 33 42,8 24,2 CH

20A 37 48,9 14,1 CH 50A 35 47 18 CH

21A 21 46,6 32,4 CH 51A 20 51,8 28,2 MH

22A 43 47,2 9,2 CH 52A 20 53 27 MH

23A 44 43,5 12,5 CH 53A 35 42,6 20,4 MH

24A 17 51,1 31,9 ML 54A 39 44,4 16,6 CH

25A 48 46,4 5,6 CH 55A 36 47,8 16,2 MH

26A 16 52 32 ML 56A 32 42,6 25,4 MH

27A 61 36,4 2,6 CH 57A 42 41,2 16,8 CH

28A 36 46,9 17,1 CH 58A 37 45,6 17,4 MH

29A 37 51,6 11,4 MH 59A 34 42,6 23,4 MH

30A 52 36,8 11,2 CH 60A 58 27,6 14,4 MH

Buna göre, 60 adet 40 No.’lu elek altı zeminin yaklaşık üçte birinin USCS sınıfı CL

veya CH olarak görülmektedir. Fakat, hidrometre analizleri neticesinde bu zeminlerin

silt ve kum içeriklerinin kil içeriklerinden daha yüksek olduğu görülmektedir. Benzer

şekilde, bu durum USCS sınıfı ML veya MH olarak belirlenen örnekler için de tespit

edilerek, bunlar şekil 3.3-3.4-3.5’de temsilci örneklerle ifade edilmişlerdir.

34

Şekil 3.3 USCS sistemine göre yüksek plastisiteli kil (CH) olan örneklerdeki tane boyu dağılımları

35

Şekil 3.4 USCS sistemine göre düşük plastisiteli kil (CL) olan örneklerdeki tane boyu dağılımları

Şekil 3.5 USCS sistemine göre yüksek plastisiteli silt (MH) olan örneklerdeki tane boyu dağılımı

36

Çizelge 3.9 200 No.’lu elek altı zeminlerin USCS sistemine göre sınıfları ve tane boyu dağılımları

Zemin No Kil (% ) Silt (% ) Kum (% ) USCS Zemin No Kil (%) Silt (% ) Kum (% ) USCS

1B 47 53 0 MH 31B 22 78 0 MH

2B 41 59 0 CH 32B 60 40 0 CH

3B 31 69 0 MH 33B 45 55 0 CH

4B 35 65 0 CH 34B 68 32 0 CH

5B 29 71 0 MH 35B 47 53 0 CH

6B 39 61 0 MH 36B 37 63 0 ML

7B 55 45 0 CH 37B 62 38 0 CH

8B 37 63 0 MH 38B 26 74 0 MH

9B 46 54 0 CH 39B 62 38 0 CH

10B 56 44 0 CH 40B 22 78 0 MH

11B 18 82 0 MH 41B 15 85 0 MH

12B 25 75 0 CH 42B 30 70 0 CH

13B 45 55 0 CH 43B 20 80 0 MH

14B 26 74 0 MH 44B 44 56 0 MH

15B 16 84 0 MH 45B 20 80 0 CH

16B 15 85 0 MH 46B 20 80 0 MH

17B 12 88 0 MH 47B 35 65 0 CH

18B 14 86 0 MH 48B 25 75 0 MH

19B 19 81 0 MH 49B 25 75 0 MH

20B 46 54 0 CH 50B 42 58 0 CH

21B 25 75 0 CH 51B 16 84 0 MH

22B 37 63 0 CH 52B 20 80 0 MH

23B 47 53 0 CH 53B 15 85 0 CH

24B 25 75 0 MH 54B 47 53 0 CH

25B 47 53 0 CH 55B 39 61 0 CH

26B 22 78 0 MH 56B 26 74 0 MH

27B 61 39 0 CH 57B 51 49 0 CH

28B 38 62 0 CH 58B 43 57 0 CH

29B 25 75 0 MH 59B 36 64 0 MH

30B 58 42 0 CH 60B 45 55 0 CH

Buna göre; 200 No.’lu elek altı zeminlerin % 63’ünün USCS sınıflarının, hidrometre

analizleriyle belirlenen tane boyu dağılımları ile uyumlu olduğu görülmektedir.

60 adet zemin numunesinin % 48’inin USCS sınıfı “M”, % 15’inin USCS sınıfı da “C”

olarak belirlenmiş ve bunların USCS sınıflarının hidrometre analizleriyle belirlenen tane

boyu dağılımlarıyla uyumlu oldukları tespit edilmiştir. Genel olarak; 200 No.’lu elek

altı zeminlerin sınıflama deneylerinde kullanılması durumunda; zeminlerin USCS

sınıflarıyla tane boyu dağılımları arasında, yalnızca % 37 oranında bir uyumsuzluk

görülmektedir. 200 No.’lu elek altın zeminler için bütün bunlar şekil 3.6-3.7-3.8’de

temsilci örneklerle ifade edilmişlerdir.

37

Şekil 3.6 USCS sistemine göre yüksek plastisiteli silt (MH) olan örneklerdeki tane boyu dağılımları

38

Şekil 3.7 USCS sistemine göre yüksek plastisiteli kil (CH) olan örneklerdeki tane boyu dağılımları

Şekil 3.8 USCS sistemine göre düşük plastisiteli silt (ML) olan örnekdeki tane boyu dağılımı

39

Şekil 3.9’daki histogramda ise; 40 No.’lu ve 200 No.’lu elek altı zeminlerin USCS

sınıfları ile hidrometre analizlerinin karşılaştırılması görülmektedir.

Şekil 3.9 40 No.’lu ve 200 No.’lu elek altı zeminlerin USCS sınıfları ile hidrometre analizlerinin karşılaştırılması

40

Şekillerde yer alan histogramlar doğrultusunda; 40 No.’lu elek altı zeminlerin %

64’ünün (38 adet) USCS sınıfının “kil” olarak belirlendiği görülmektedir. Ancak, kil

miktarının hidrometre analizleri neticesinde % 32’ye (19 adet) düştüğünü söylemek

mümkündür. Bu tür zeminlerin % 36’sının (22 adet) USCS sınıfları “silt” olarak

belirlenmesine rağmen, yapılan hidrometre analizleri ile silt yüzdesinin % 68 (41 adet)

olduğu görülmektedir.

200 No.’lu elek altı zeminlerin ise; % 52’sinin (31 adet) USCS sınıfının kil olarak

belirlenmesi söz konusudur. Ancak, bu miktarın hidrometre analizleri neticesinde

% 15’e (9 adet) düştüğünü söylemek mümkündür. % 48’inin (29 adet) USCS sınıfları

silt olarak belirlenmesine rağmen, yapılan hidrometre analizleri ile silt yüzdesinin %85

(51 adet) olduğu görülmektedir. Ancak, bunların % 63’ünün USCS sınıflarının,

hidrometre analizleriyle belirlenen tane boyu dağılımlarıyla uyumlu olduğu gerçeğinin

de ihmal edilmemesi gerektiği düşünülmektedir.

Buraya kadar anlatılanlar doğrultusunda 40 No.’lu ve 200 No.’lu zeminlerin USCS

sınıfları ile hidrometre analizleriyle belirlenen tane boyu dağılımlarının karşılaştırılması

görülmektedir. Buna göre USCS’de kil olarak tanımlanan bazı zeminlerin hidrometre

analizleriyle ortaya konulan tane boyu dağılımları ile ağırlıklı olarak silt oldukları

anlaşılmaktadır. Buna karşılık bazı siltlerin de hidrometre analizleriyle kil oldukları

görülmektedir. Bütün bunlar göz önüne alındığında, zeminlerin USCS'ye dayalı

sınıflamalarının tartışılabilir olduğu hususu hidrometre analizleriyle ortaya konulan tane

boyu dağılımları ile desteklenmiş olmaktadır.

Çalışmanın bu kısmında, 60 çift zemin örneğinden 30’unun 40 No.’lu elek altı

zeminlerin USCS sınıfları ile 200 No.’lu elek altı zeminlerin USCS sınıfları arasında

karşılaştırmalar yapılmıştır. 40 No.’lu elek altı zeminlerin kullanımından 200 No.’lu

elek altı zeminlerin kullanımına geçildiğinde, zeminlerin tane boyu dağılımlarının

yanında USCS sınıflarının da değiştiği gözlemlenmektedir.

Küçülen tane boyu ile birlikte 30 çift zemin numunesinin USCS sınıflarında meydana

gelen değişimler çizelge 3.10’da yer almaktadır.

41

Çizelge 3.10 40 No.’lu elek altındaki zemin sınıfları ve 200 No.’lu elek altındaki zeminlerin sınıflarının karşılaştırması* (Sınıfı değişen zeminler kırmızı ile işaretlenmiştir).

No -#40(A) -#200(B) No -#40(A) -#200(B) No -#40(A) -#200(B)

2 CH CH 22 CH CH 42 CH CH

4 CH CH 24 ML MH 44 CH MH

6 CH MH 26 ML MH 46 CL MH

8 CH MH 28 CH CH 48 MH MH

10 CH CH 30 CH CH 50 CH CH

12 CH CH 32 CH CH 52 MH MH

14 MH MH 34 CH CH 54 CH CH

16 MH MH 36 CL ML 56 MH MH

18 MH MH 38 CH MH 58 MH CH

20 CH CH 40 CL MH 60 MH CH

* Prof. Dr. Kamil Kayabalı’nın kişisel verileri olup, izin alarak kullanılmıştır.

Çizelge 3.8’deki verilere göre; 30 adet zeminin 11 tanesinin (%36’sının) USCS sınıfının

küçülen tane boyu ile birlikte değiştiği görülmektedir.

Burada; sınıflama deneylerinin 40 No.’lu elek altı zeminler yerine 200 No.’lu elek altı

zeminler kullanılarak yapıldığında meydana gelen USCS sınıflarının değişimi açıkça

ortaya konulmaktadır.

Bilindiği üzere ince taneli zeminlerin sınıflaması Casagrande diyagramı yardımıyla

yapılmaktadır.

Aşağıda sıralanan şekillerde zeminlerin USCS sınıflarında meydana gelen değişimler,

Casagrande diyagramındaki iki adet temsilci numune ile de ifade edilmektedir.

42

Şekil 3.10 Zemin sınıfı CL’den MH’ye değişen numuneler

Şekil 3.11 Zemin sınıfı CL’den ML’ye değişen numuneler

43

Şekil 3.12 Zemin sınıfı ML’den MH’ye değişen numuneler

Şekil 3.13 Zemin sınıfı CH’den MH’ye değişen numuneler

44

Şekil 3.14 Zemin sınıfı MH’den CH’ye değişen numuneler

Çizelge 3.11’de 30 adet zemin numunesinin USCS sınıflarının değişimi ile tane boyu

dağılımları ile birlikte değerlendirilmesi görülmektedir.

Çizelge 3.11 Zeminleri USCS sınıfları ile tane boyu dağılımlarının karşılaştırılması

Zemin ZeminNo -#40 -#200 -#40 -#200 No -#40 -#200 -#40 -#200

2 CH CH M M 32 CH CH C C

4 CH CH M M 34 CH CH C C

6 CH MH M M 36 CL ML M M

8 CH MH M M 38 CH MH M M

10 CH CH C C 40 CL MH M M

12 CH CH M M 42 CH CH C M

14 MH MH M M 44 CH MH M M

16 MH MH M M 46 CL MH M M

18 MH MH M M 48 MH MH M M

20 CH CH M M 50 CH CH M M

22 CH CH M M 52 MH MH M M

24 ML MH M M 54 CH CH M M

26 ML MH M M 56 MH MH M M

28 CH CH M M 58 MH CH M M

30 CH CH C C 60 MH CH C M

USCS Hidrometre USCS Hidrometre

45

Çizelge 3.11’de küçülen tane boyu ile USCS sınıfları değişen zeminlerin, tane boyu

dağılımlarının USCS sınıflarıyla olan tutarsızlıkları yer almaktadır. Bunun yanında,

küçülen tane boyu ile USCS sınıfları aynı olan zeminlerin, tane boyu dağılımlarının

zemin sınıflarıyla uyumsuzlukları da görülmektedir.

Çizelgede, hidrometre ile zemin sınıfının belirlenmesi hususunda % 50 gibi bir oran

dikkate alınmıştır. Tane boyu dağılımda, zemin numunesi % 50’den fazla silt içeriyorsa

bu zeminin sınıfı “M”, % 50’den fazla kil içeriyorsa “C” olarak tayin edilmiştir. Yapılan

karşılaştırmaların tamamında herhangi bir değişikliğe uğramayan numune sayısı ise

oldukça azdır (çizelgede mavi renkte gösterilen örnekler). Bu da 30 adet gibi kısıtlı

sayıda zemin numunesinde dahi bu kadar çok çelişkinin bulunması sebebiyle USCS'ye

dayalı sınıflamaların tartışılabilirliğini ortaya koyan bir başka unsur olarak

nitelendirilmektedir.

Çizelge 3.12’ye göre; sadece tane boyu değişiminin bile zeminlerin Casagrande

diyagramlarıyla belirlenen USCS sınıflarında yaptığı değişiklikler görülmektedir. Her

iki elek altı zeminin (40 No.’lu ve 200 No.’lu elek altı) USCS sınıfları, hidrometre

analizlerine göre değerlendirildiğinde; 30 adet zemin numunesinden 12 numunenin

bütün ölçütlerde aynı sonuçları verdiği görülmektedir.

Bütün bu veriler ışığında, çizelge 3.12’deki genel durum değerlendirmesinde de;

USCS’ye dayalı sınıflamaların tartışılabilir olduğu hususunu bir kez daha açıkça

görülmektedir.

46

Çizelge 3.12 Genel durum değerlendirmesi

Örnek USCS USCS Hidrometre HidrometreNo. 40 No.'lu elek altı 200 No.'lu elek altı 40 No.'lu elek altı 200 No.'lu elek altı2 C C M M4 C C M M6 C M M M8 C M M M10 C C C C

12 C C M M14 M M M M

16 M M M M

18 M M M M

20 C C M M22 C C M M24 M M M M

26 M M M M

28 C C M M30 C C C C

32 C C C C

34 C C C C

36 C M M M38 C M M M40 C M M M42 C C C M44 C M M M46 C M M M48 M M M M

50 C C M M52 M M M M

54 C C M M56 M M M M

58 M C M M60 M C C M

47

4. SONUÇ ve ÖNERİLER

Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar aşağıda verilmiştir:

1) Hidrometre analizinden bulunan tane boyu dağılımına göre tayin edilen zemin sınıfı

ile aynı zemine ait Casagrande sınıfı karşılaştığında, (en azından çalışmada kullanılan

zeminler açısından) önemli tutarsızlıkların olduğu görülmüştür. Bu tutarsızlıkların 40

No.’lu elek altındaki zeminlerde % 38, 200 No.’lu elek altındaki zeminlerde ise % 36

oranında olduğu belirlenmiştir (60 çift zemin örneği değerlendirildiğinde) .

2) İnce taneli zeminlerin sınıflamasına esas teşkil eden Casagrande diyagramının

dayandığı Atterberg limitleri deneyleri 40 No.’lu elek altındaki malzeme (425 µm)

üzerinde yapılmaktadır. 200 No.’lu elek çapı (75 µm) ile 40 No.’lu elek çapı arasında

bazan hatırı sayılır miktarda kum bulunabilmektedir. Öyle ki; çalışmada kullanılan 60

adet 40 No.’lu elek altı zeminde % 32’ye varan kum içerikleri tespit edilmiştir.

3) 40 No.’lu ve 200 No.’lu elek altındaki zeminler üzerinde yapılan likit limit ve plastik

limit deney sonuçları incelendiğinde; 60 çift zemin numunesinin 56’sında 200 No.’lu

elek altında kalan zeminlerin likit limit ve plastik limit değerlerinin 40 No.’lu elek

altında kalan zeminlerin likit limit ve plastik limit değerlerinden daha yüksek olduğu

görülmüştür. Likit limit ve plastik limit değerlerindeki bu artışın 40 No.’lu elek atındaki

zeminlerin kum içeriğinden kaynaklandığı düşünülmektedir.

4) İnce taneli zemin sınıflamasının 200 No.’lu elek altı malzeme üzerinde yapılmasının

doğru olacağından hareketle yapılan deneylerde daha önce aynı zemin için 40 No.’lu

elek altındaki malzeme kullanılarak elde edilen USCS sınıflarının önemli bir kısmının

(% 36’sının) değiştiği gözlenmiştir. Bunlardan 4 tanesini sınıfının CH’den MH’ye, 2

tanesinin sınıfının ML’den MH’ye, 2 tanesinin sınıfının CL’den MH’ye, 2 tanesinin

sınıfının MH’den CH’ye ve 1 tanesinin sınıfının ise CL’den ML’ye değiştiği

belirlenmiştir.

5) Casagrande diyagramına göre yapılan ince taneli zemin sınıflamasında pratikte

birtakım çelişkiler olduğu düşünülmektedir. Daha geniş bir plastiklik aralığını kapsayan

çok daha fazla sayıda zemin numunesi üzerinde deneyler yapmak suretiyle, bu

çalışmada ortaya atılan tartışmanın üzerine gidilmesi önerilir.

48

KAYNAKLAR

Anonim. 2006. TS 1900-1. İnşaat Mühendisliğinde Zemin Deneyleri. Türk Standartları Enstitüsü. Ankara.

Anonymous. 1990. BS 1377: Part 2, Determination of the liquid limit. Methods of test for soils for civil engineering purposes. Part 2. Classification tests, 6-8.

Anonymous. 2000a. ASTM D422-63: Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils. West Conshohocken, PA.

Anonymous. 2000b. ASTM D 4318-00: Standard test methods for liquid limit, plastic limit and plasticity index of soils. Annual Book of ASTM Standards Vol. 04.01 1-14.

Atterberg, A. 1911. Uber die Physikalicshe Bodenuntersuchung, and uber die Plastizitat der Tone, Internationale Mittelungen fur Bodenkunde, Vol. 1, pp. 10-43, Berlin.

Burmister, D.M. 1951. Identification and classification of soil An apprasial and statement of principles. Philadelpia

Casagrande, A. 1932. Research on the Atterberg limits of soils. Pub. Roads, 13, 121-130, 136.

Das, B.M. 2000. Fundamentals of Geotechnical Engineering. Brooks/Cole. Thomson Learning. California.

Gündüz, Z. ve Dağdeviren, U. 2009. Zeminlerin Kıvam Limitlerinin Ölçümünde Ortamdaki Kumların Değerlendirmeye Etkileri. İMO Teknik Dergi. s. 4701-4715. Yazı 308.

Hansbo, S. 1957. A new approach to the determination of the shear strength of clay by the fall-cone test, Proc. Royal Swed, Geot. Inst, Stockholm. 14.

Head, K.H. 1980. Manual of Soil Laboratory Testing, Pentech Press Ltd.West Sussex.

Head, K. H. 1992. Manuel of Soil Laboratory Testing. Volume 1, Second Edition, Great Britain, John Wiley and Sons. Inc.

Holtz, R. D. and Kovacs, W. D. 1981. An introduction to geotechnical engineering. Prentice Hall, pp. 27. New Jersey. USA.

Johnston, M. M. and Strohm, W. E. 1968. Results of second division laboratory testingprogram on standard soil samples. Misc. Paper no. 3-978, U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS.

Karlson, R. 1977. Consistency limits. A manual for the performance and interpretation of laboratory investigations. Part6. Swed. Counc. Bldg. Res.

Kumar, G. V. and Muir Wood, D. 1999. Fall cone and compression tests on clay–gravel mixtures. Ge´otechnique 49, No. 6, 727–739.

Lee, L. T. and Freeman, R. B. 2007. An alternative test method for assessing consistency limits. Geotech. Test. J. Vol. 30(4). pp. 1-8.

Leonards, G.A. (Editor). 1962. Foundation engineering. Mc. Graw Hill Book Comp. 1136 pp.

49

Liu, C. and Evett, J. B. 1997. Soil Properties Testing Measurement and Evaluation. Third Edition. Prentice-Hall, Inc. New Jersey. United States of America

Mesri, G. and Cepeda-Diaz, A. F. 1986. Residual shear strength of clays and shales. Ge´otechnique 36. No. 2. 269–274.

Nagaraj, T. S. and Jayadeva, M. S. 1983 Critical reappraisal of plasticity index of soils: Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol. 109(7), pp. 994-1000.

Önalp, A., 2009. Zeminlerin Kıvam Limitlerinin Ölçümünde Ortamdaki Kumların Değerlendirmeye Etkileri. İMO Teknik Dergi. s. 4817-4821. Yazı 315. Tartışma.

Polidori, E. 2003. Proposal for a new plasticity chart: Geotechnique. Vol. 53(4), pp. 397-406.

Seed, H. B., Woodward, R. J. and Lundgren, R. (1964). Fundamental aspects of the Atterberg limits. J. Soil Mech. Found. Div. ASCE 90, No. SM6. 75–105.

Sherwood, P. T. and Ryley, D. M. 1968. An extermination of cone-penetrometer methods for determining the liquid limits of soils. TRRL Crowthorne LR 233.

Sivakumar, V., Glynn, D., Cairns, P. and Black, J. A. 2009. A new method of measuring plastic limit of fine materials: Geotechnique, Vol. 59(10), pp. 813-823

Tan, T.-S., Goh, T.-C., Karunaratne, G. P. and Lee, S.-L. 1994. Shear strength of very soft clay–sand mixtures. Geotech. Test. J. 17, No. 1, 27–34.

Whyte, I. L. 1982. Soil plasticity and strength – A new approach for using extrusion. Ground Eng., Vol.. 15(1), pp. 16-24.

Wroth, C. P. and Wood, D. M. 1978. The correlation of index properties with some basic engineering properties of soils. Can. Geotech. J., Vol. 15(2), pp. 137-145.

50

EK-1 40 No’lu ve 200 No’lu elek altındaki zeminlerin hidrometre analizlerine göre tane

boyu dağılım eğrileri

51

EK-1 40 No’lu ve 200 No’lu elek altındaki zeminlerin hidrometre analizlerine göre tane

boyu dağılım eğrileri (devam)

52

EK-1 40 No’lu ve 200 No’lu elek altındaki zeminlerin hidrometre analizlerine göre tane

boyu dağılım eğrileri (devam)

53

EK-1 40 No’lu ve 200 No’lu elek altındaki zeminlerin hidrometre analizlerine göre tane

boyu dağılım eğrileri (devam)

54

EK-1 40 No’lu ve 200 No’lu elek altındaki zeminlerin hidrometre analizlerine göre tane

boyu dağılım eğrileri (devam)

55

EK-1 40 No’lu ve 200 No’lu elek altındaki zeminlerin hidrometre analizlerine göre tane

boyu dağılım eğrileri (devam)

56

EK-1 40 No’lu ve 200 No’lu elek altındaki zeminlerin hidrometre analizlerine göre tane

boyu dağılım eğrileri (devam)

57

EK-1 40 No’lu ve 200 No’lu elek altındaki zeminlerin hidrometre analizlerine göre tane

boyu dağılım eğrileri (devam)

58

EK-1 40 No’lu ve 200 No’lu elek altındaki zeminlerin hidrometre analizlerine göre tane

boyu dağılım eğrileri (devam)

59

EK-1 40 No’lu ve 200 No’lu elek altındaki zeminlerin hidrometre analizlerine göre tane

boyu dağılım eğrileri (devam)

60

ÖZGEÇMİŞ

Adı Soyadı : Mehmet Can BALCI

Doğum Yeri : Ankara

Doğum Tarihi : 22/05/1985

Medeni Hali : Bekar

Yabancı Dili : İngilizce

Eğitim Durumu (Kurum ve Yıl)

Lise : Ankara Cumhuriyet Anadolu Lisesi (2003)

Lisans : Ankara Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü (2008)

Yüksek Lisans : Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü

Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı (Eylül 2009-Temmuz 2011)

Çalıştığı Kurum/Kurumlar ve Yıl

Batman Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi

Jeoloji Mühendisliği Bölümü Araştırma Görevlisi

(2010-Devam ediyor)