İçerik

• Zemin araştırmaları ve arazi deneyleri

Sondajlar; zemin numunesi; muayene çukurları; sondaj kuyuları, arazi deneyleri

• Şev stabilitesi

Şev göçmeleri, önleme yöntemleri, şev stabilite analizleri

• İstinat yapıları

Yanal toprak basınçları; istinat yapıları; ön boyutlandırma ve hesap yöntemleri. Palplanşlar ve hesap metodları

• Sığ ve derin temel sistemleri

Temel tipleri ve taşıma gücü hesapları, sığ temellerde taşıma gücünü etkileyen faktörler, uygulamalar. Kazıklı temel tipleri, kazıklı temel tasarımı ve hesap yöntemleri

Geoteknik yapıları

Tüneller

İksalar

Temeller

Problem zeminler

Zemin koşullarını

bilmek gerekir

Zemin Araştırmaları

İnşaa edilmesi planlanan yapının altında ve çevresinde bulunan zemin tabakalarını ve onların fiziksel özelliklerini tanımlama işlemine genel olarak zemin araştırmaları veya zemin etüdü denir.

Zemin Araştırmalarının Amacı• İnşaa olunacak yapı için uygun temel tipinin ve derinliğinin

belirlenmesi• Temel taşıma gücünün belirlenmesi• Olası oturma miktarlarının belirlenmesi için yeterli veri ve laboratuvar

deneylerinin yapılabilmesi• Yeraltı su seviyesinin belirlenmesi • Komşu yapıları inceleyerek potansiyel temel problemlerinin

belirlenmesi (örnek: oturmalar, şişen çöken zeminler, mevcut hasarlar gibi)

• Olası inşaat problemleri ve inşaat yöntemleri belirlenir ( iksa sistemleri, drenaj koşulları, kayaç kazısı, kazı teknikleri vb.)

• Çevresel problemlerin belirlenmesi ve çözümleri • İstinat yapıları için yanal toprak basınçlarının hesabı• İnşaa alanı seçimi

Gerekli zemin verileri

�Zemin profili

• Tabaka kalınlığı ve zemin tanımı

�İndeks özellikleri

• Su muhtevası, Atterberg limitleri, Birim h.a. vs.

� Mukavemet ve sıkışabilirlik özellikleri

• c’, cu, φ’, Cc, Cr, OCR, …

�Ve diğer ek bilgiler (Örn., Y.A.S.S.)

Zemin Araştırma Programı

1. İlk bilgilerin toplanması

2 Arazi gözlemleri

3. Zemin incelemesi ***

4. Zemin etüd raporlarının hazırlanması

1. İlk bilgilerin toplanması

• Hava fotoğrafları• Topografik haritalar• Varsa komşu sahalara ait mevcut zemin

etüd raporları• Yerel kurumlardan temin edilebilecek diğer

bilgiler ve literatür

2. Arazi gözlemleri

• Saha ulaşımı

• Topografya

• Saha jeolojisi

• Komşu yapıların durumu

• Açıkça görülen problemlerin tespiti

3. Zemin incelemesi

• Arazi sondajlarının planlanması

• Sondaj ve/veya muayene çukuru adeti, yerleri, derinlikleri

• Alınacak numunelerin sayısı ve derinlikleri

• Numunelerin taşınması ve saklanması

• Arazi deneyleri

• Laboratuvar deneyleri

• Tasarım için gerekli zemin parametrelerinin belirlenmesi

4. Zemin etüd raporu• Arazideki zemin özelliklerinin çok açık bir şekilde

tanımlanması

• İnceleme yöntemlerinin anlatılması

• Zemin profili

• Deney yöntemleri ve sonuçları

• Yeraltı su seviyesi

• Sıradışı beklenmeyen bir zemin koşulunun (varsa) açıklanması

• Su tutan tabakanın belirtilmesi

• İnşaat sırasında problem olabileceği düşünülen zemin ve yeraltı suyu durumunun açıklanarak rapora dahil edilmesi gerekmektedir.

Zemin inceleme yöntemleriYüzeyde gözlemlenen zemin ve kayaç özellikleri ile ilgili bilgilerçok önemli olmasına rağmen, tasarım aşamasında geoteknikmühendisleri açısından temel altı zemin koşullarının da bilinmesiçok büyük önem taşımaktadır.

• Muayene (araştırma) çukurları

• Sondajlar

• düşey açılan delikler

• Çapları (75 – 600 mm) ve derinlik (2 - 30m)

• Sondalar

• Jeofizik yöntemler

Muayene (araştırma) çukuru• Görsel incelemeye uygun, tabaka sınırlarını gösteren, numune

alımına uygun.

• Çok geniş açılmış bir muayene çukuru

Muayene (araştırma) çukuru• Tabakalar incelenir

• YASS belirlenir

• Sızma durumu araştırılır

• Numune alınabilir (örselenmiş ve örselenmemiş)

• Mukavemet testleri yapılabilir

• Organik zemin, anakaya gibi bilgiler elde edilebilir.

Hendekler

Araştırma Sondajları• Zemin incelemeleri için zemin içerisinde belirli çap ve

derinlikte açılan seri düşey deliklerin oluşturulduğu ve en sıkkullanılan yöntemlerden biridir.

• Çap : 75 – 600 mm

• Derinlik : 2- 30 m

• Sığ sondajlar daha basit ekipmanların kullanılmasına imkanverebilirken (el burgusu), derin sondajlarda daha yüksek kapasitelereulaşmak için motorlu ve taşınabilir ekipmanların kullanılmasıgerekebilir (römorka bağlı sondaj ekipmanı). Sınırlı kullanım alanı.

El burgusu

• Örselenmiş numune alınır

• Zemin profili hakkında bilgi edinilir

• YASS belirlenir

Sınırlayıcı yanları:

• Granüler zeminlerde YASS üzerinde yapılabilir

• YASS altında killerde yapılabilir

• Sıkı kum ve sert killerde uygulaması zordur.

Sondaj makinesi

Kamyona monte edilmiş sondaj ekipmanı

Daha ağır ve motorlu ekipmanlar için kamyona monte edilmiş ekipmanlar kullanılır.30m derinliğe kadar inilebilir.

Sondaj yöntemleriÖngörülen zemin ve kayaç tipleri için değişik sondaj yöntemleri uygulanır.

Sıkı ve sert zeminlerde:

•Darbeli sondaj (percussion boring)

•Burgulu sondaj (flight auger or bucket auger)

Kendini tutamayan zeminlerde:

•Muhafaza borusu (casing) teşkili

•İçi boş burgu ile sondaj yöntemi (hollow stem auger)

•Kuyunun bentonit çamurla desteklenmesi

Yıkamalı dönel sondaj

Kayaç yapıları için

Karot alma

Darbeli sondajBu yöntem özellikle sert zemin tabakaları ve kaya yapılarında sondaj yapmak içinkullanılan alternatif bir yöntemdir. Ağır kesici uç tekrarlı olarak kaldırılıp düşürülereksert zemin kesilir. Parçalanan zemin daneleri su dolaşımı ile yüzeye taşınır. Darbelisondajlarda kılıf gerekebilir.

Burgulu sondaj (Auger)Sıkı ve sert zeminlerde: Burgulu sondaj (flight auger or bucket auger)

• Open hole drilling – kendini tutan zeminler

• Döner kanatlı burguların çapları 75mm ile300mm arasında değişir. 1m çapındaolanları da mevcuttur. Kova tipi burgununçapı 300mm ile 2m arasında değişiklikgöstermektedir. Büyük çaptakiler çoğunluklafore kazık yapımı için delik oluşturulmaküzere kullanılmaktadırlar.

• Burgular sondaj deliğinin kuru kaldığı veherhangi bir destek gerekmediğidurumlarda kullanılır. İstenilenderinliklerden numune alınabilir.

Kendini tutamayan zeminlerdeMUHAFAZA BORUSU TEŞKİLİ:

Kuyu duvarlarının kendini tutamaması sonucu göçme veya kuyu çapında daralma gibi durumlarda desteksiz delgi metodları ile çalışmak sorun yaratır.

Göçme Yeraltı su seviyesi altında bulunan gevşek kum ve

çakıllarda

Kuyu çapında azalma suya doygun yumuşak silt ve killerde

SONDAJ SIRASINDA KUYU DUVARLARINI TUTACAK YANAL DESTEKLER GEREKLİ OLUR : MUHAFAZA BORUSU : geçici çelik boru

Bu yöntem daha çok zemin profilinin üst kısımları problemli olmasında kullanışlıdır.

İçi boş burgu ile sondaj

Burgunun ortasında gövde dediğimiz çelikboru yeralır. Çelik boru ucunda geçici birkapak bulunur. Delgi sırasında bu kapakkapalı tutulur. İstenilen derinliğeulaşıldığında kapak açılarak çelik boruiçerisinden numune alıcı indirilereknumune alınabilir. Numune alındıktan sonrakapak tekrar kapanarak delgi işleminedevam edilir.

Gövde iç çapı 75mm – 150 mm arasındadeğişir.

Göçmenin problem olmadığı durumlardabile tercih edilmektedir.

İçi boş burgu ile sondaj

Yıkamalı sondajYıkamalı sondaj, sondaj deliği açmak için

kullanılan bir diğer yöntemdir. Bu yöntemde,

2-3m uzunluğunda bir kaplama borusu

öncelikle zemine çakılır. Daha sonra kaplama

borusu içerisindeki zemin tije bağlı kesici uç

ile parçalanır.

Sondaj çubuğu içerisinden su pompalanarak

kesici uçtan çok yüksek bir hızda çıkması

sağlanır. Böylece su ve kesilen zemin

parçaları açılan sondaj deliğinde yukarı

ilerleyerek yüzeye çıkar. Çıkan su ve zemin

karışımı bir kapta toplanır. Kaplama borusu

delik ilerledikçe uzatılabilir.

Yıkamalı dönel sondaj (Rotary wash)• Dönel sondaj yönteminde sondaj borusuna bağlı sürekli dönen

kesici bir uç zemini keserek ve karıştırıarak sondaj kuyusundailerleyerek açar. Değişik tiplerde kesici uçlar vardır.

• Dönel sondaj, kum, kil ve kayaçlarda kullanılabilir.

• Yine çamur veya su, sondaj borularından kesici ucapompalanarak kesilen parçaları yüzeye taşır.

• 50.8 mm ile 203.2 mm arasında değişen çaplarda sondajdelikleri açılabilir.

• Çamur (su ve bentonite) karışımı kendini tutamayan sondajdeliklerinde kullanılır.

• Zemin numunesi alınmak istendiği takdirde sondaj borusuçekilereke numune alıcı kuyu içerisine indirilir.

Sondajların yerleşimi• Sondajların yerleşimi, Aralığı ve Derinliği

Farklı zemin koşulları için uygun olan ve en sık kullanılan zeminaraştırma yöntemlerinden birisi sondaj kuyuları açarak numunealınması ve deney yapılmasıdır.

Sondajların yerleşimi ve sayısı :

• büyük ölçüde yapının şekli ve boyutlarına bağlıdır.

• Zemin araştırmaları bütçesine

• Zemin değişkenliğine

bağlıdır.

İlk önce açılacak olan pilot sondaj kuyularının yerleşimi öyle bir şekildeyapılmalıdır ki, araştırma programının geri kalan kısmı için gerekli enönemli verileri sağlayabilsin.

Sondaj aralıkları çok problemli zeminlerde 7-8m’ye kadar düşebilirken,uniform zeminler de 150m ‘ye kadar çıkabilmektedir. Sondaj aralıkseçiminde katı bir kural yoktur.

Kaç adet sondaj çukuru?

Kaç adet sondaj çukuru?

Kaç adet sondaj çukuru?

Sondaj yerleşimi• Gerekli zemin araştırma derinliği yapının boyut ve şekillerine ve

belirli şartnamelere bağlıdır. Bununla beraber aşağıdaki genelkuralların verilmesinde ve takip edilmesinde fayda vardır:

1. Sondaj derinlikleri seçimi sağlam tabakaya ulaşacak ve tümelverişsiz zemin tabakalarından geçecek şekilde olmalıdır. Yumuşakzemin tabakaları yüksek dayanıma sahip zemin tabakalarınınaltında kalıyorsa bunların mutlaka araştırılması gerekmektedir

2. Eğer yapı yumuşak bir zemin tabakası üzerine inşaa edilecekse,sondaj derinliği konsolidasyon oturmalarının ihmal edileceğiderinliğe ulaşması gerekmektedir.

3. Anakaya derinliğinin sondajlarla belirlenebilmesi gerekmektedir.Eğer yapı kaya üzerine oturacaksa bu durumda sondajların sağlamkayaya kadar uzatılması gerekmektedir.

4. Verilecek birtakım kurallar farklı tipteki yapılar altındaki araştırmaderinliğinin belirlenmesine yardımcı olacaktır.

Araştırma derinliği

Gerilme değişiminin önemsiz olduğu derinliğe kadar araştırma yapılır.

Araştırma derinliği

• Gerilme değişiminin önemsiz olduğu derinliğe kadararaştırma yapılır.

• Sondaj deliği yapı temel genişliğinin, B; 1 -2 katına kadar uzatılır.

• Anakaya mevcut değilse, araştırma derinliğinin temel tabanseviyesinden itibaren 10m’den az olmaması gerekir.

• De Beer araştırma derinliğinin belirlenmesinde basit bir yaklaşımortaya koymuştur. Bu yaklaşıma göre, araştırma derinliğinin, yapıyükünden kaynaklı zeminde oluşan ilave düşey gerilmelerin yaklaşıkolarak o derinlikteki mevcut jeolojik yükün %10una eşit olduğuderinliğe kadar ilerlemesini önermektedir.

Araştırma derinliği

• De Beer’ın önerdiği araştırma derinliği hesabı:

Araştırma derinliğinin, yapı yükünden kaynaklı zeminde oluşan ilave düşey

gerilmelerin yaklaşık olarak o derinlikteki mevcut jeolojik yükün %10una eşit olduğu

derinliğe kadar ilerlemesini önermektedir.

Araştırma derinliği

Kat sayısı Sondaj derinliği (m)

1 3.5

2 6

3 10

4 16

5 24

Sondaj aralığı

Proje türü Sondaj aralığı (m)

Çok katlı yapı 10-30

Tek katlı endüstri yapısı 20-60

Karayolları 250-500

Yaşamsal alanlar 250-500

Baraj yapıları 40-80

Zeminden numune alma

• Sondajların ve muayene çukurlarının birinci amacı zemini temsil eden numuneler alabilmek.

• Bu sayede yeraltı zemin profili belirlenir ve laboratuvar deneyleri gerçekleştirilir.

• Numune tipleri :

� Örselenmiş numuneler

� Örselenmemiş numuneler

Örselenmiş numuneler

Araziden alınan örselenmiş numuneler üzerinde:

• Dane çapı dağılımı analizi

• Zemin sınıflandırması

• Likit ve platik limit

• Özgül ağırlık

• Organik malzeme miktarının belirlenmesi gibi

laboratuvar deneylerinde kullanılır.

• Torba numune

• Kavanoz numune şeklinde olabilir.

Örselenmemiş numuneler

Araziden alınan örselenmemiş numuneler üzerinde:

• Konsolidasyon

• Kayma mukavemeti

laboratuvar deneyleri yapılır.

Zeminden numune alma

• Örselenmiş numuneler

• Split spoon sampler

• Örselenmemiş numuneler

• Shelby Tüp

• Piston Tüp

• Kayaçlarda karot

Kaşık numune alıcı (Split-spoon sampler)

Kaşık numune alıcı

• Kum zeminlerde kullanılır.• Uzunlamasına iki parçaya ayrılan

iki ayrı tüpten oluşur.

• İç çap : 35mm• Dış çap : 50mm • Alan oranı : %100 örselenmiş

numune

Örselenmemiş numuneler• Tanım: Yerinde (arazi şartlarında) mevcut yapısı ve üzerindeki

gerilme şartlarının hiçbir şekilde bozulmadan alınan numunelerdir.

• Laboratuvarda kayma mukavemeti (üç eksenli) deneyleri ve konsolidasyon deneyi için gereklidir.

• Ancak arazide numune alımı sırasında oluşan:• Örnekleme alınırken sıkışma ve kesme (kayma) etkisi • Üzerindeki gerilmelerin ortadan kalkması• Kuruma • Numune alma ve taşıma işlemleri sırasında oluşan örselenmeler• Laboratuvarda numune çıkarırken meydana gelen örselenmelertanımdaki durumu tam yansıtamamaktadır.

• Örselenmemiş numuneler için örnekleme yöntemleri:• İnce cidarlı tüp (thin wall sampling tube) – SHELBY TÜP• Piston örnekleme tübü

Shelby tüp• Killerde ve plastik siltlerde kullanılır.• Ayrıca bir kesici uç yoktur. • Dış çap: 76.2 mm • İç çap: 73 mm (35- 100mm)• A.O. = %10 - örselenmemiş numune• et kalınlığı: 1.6 mm• Sondaj borusuna bağlanarak zemin

içerisine itilir.

Piston tüp• Yumuşak kil, silt, siltli kum gibi

kohezyonlu malzemelerin örneklenmesinde kullanılır.

• Çap: 50-100mm

• Tüp istenilen derinliğe indirilir ve su basıncı ile (hidrolik olarak) veya mekanik olarak zemin içerisine itilir.

• Asla çakılmamalıdır.

• Shelby tüp ile alınan numunelere göre daha az örselenmiş numuneler alınabilir.

Thin wall tube with a piston, 50 mm~120 mm

Hassas zeminler için daha kullanışlıdır

Piston olması fazla zemin girişini engelleyerek

örselenmeyi azaltır.

Use piston tube to achieve vacuum in sampler

for extraction of sample

Numunenin Örselenmesi

İyi kalite örselenmemiş zemin numuneleri

AR<10%

Örnekleme tübü

zemin

(%) 100..

....2

22

×−

=

DI

DIDOA

R

Alan oranı

Numune alıcının et kalınlığı arttıkça, örselenme artar

Yerdeğiştiren zemin hacminin

alınan numune hacmine oranıdır.

(%) olarak ifade edilir.

Örselenmiş numune

AR = 112%; sınıflandırma

Kaşık numune alıcı ile alınan örselenmiş zemin numuneleri

İç çap: 35 mm Dış çap: 51 mm

zemin

Örnekleme yöntemleri