Upload
puncover
View
291
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 1/39
ZEMİN TÜRLERİ VEÖZELLİKLERİ
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 2/39
Zemin cinsi niçin önemlidir?
• Zeminin sertliği, kohezyonu yarma kazısını,dolayısıyla çalışma yöntemi ve araç
seçimini etkiler,• Zeminin cinsi, şev eğimini belirlemede
önemlidir,
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 3/39
Kazı çalışmaları için zeminler
• Toprak
• Kompakt marn veya kil• Parçalanmış kaya
• Katılaşmış kil
• Kaya
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 4/39
Toprak işleri açısından zemin
sınıflandırması • Gevşek zeminler
• Kaya zeminler
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 5/39
Gevşek Zeminler
Önceden parçalanmadan el aletleri ve mekanik araçların küçük bir basınçla içlerine girebildikleri veya aletlerinvurulmasıyla gevşetilerek kazılabilen zeminlerdir.
El aletleri veya başka araçlarla bloklar halinde çıkarılabilençatlak veya ayrışmış kayalar da gevşek zemin olarak
düşünülebilir.
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 6/39
Kaya Zeminler
Kaya zeminler, patlayıcı maddelerle parçalanması
gereken zeminlerdir.
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 7/39
Elle yapılacak toprak işlerişantiyesinde ardışık işlemler
• Gevşek zeminlerde: Gerekliyse kazma ilegevşettikten sonra, kürekle kazma ve
yükleme, taşıma ve boşaltma
• Kaya zeminlerde: Mekanik parçalama veya
patlayıcı maddelerle parçalama, kazmalama,yükleme, taşıma ve boşaltma
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 8/39
Mekanize bir toprak işi
şantiyesinde ardışık aşamalar • Gevşek zeminlerde: Mekanik kazı
araçlarıyla kazı, yükleme, taşıma ve
boşaltma
• Kaya zeminlerde: Patlayıcı madde ile
parçalama, mekanik kazı aracıyla kazı veyükleme, taşıma ve boşaltma
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 9/39
Gevşek Zeminler 4 Sınıfa Ayrılır
1. Hafif ya da adi zeminler: Kuru veya nemli bitkisel zemin, kuru kum, toprakla karışık kum,ince veya kalın çakıl
2. Ağır veya killi zeminler: Taşla ve ince veya
kalın çakılla karışık killi zeminler, killi toprak,kompakt marnlar, tüfler, yumuşak greler
3. Plastik killer: İçinde az veya çok oranda su bulunan killer. Kazıldıklarında çok
yapışkandırlar ve kazıları güçtür. 4. Tabaka halinde çürük kayalar: Ayrışmaya
başlamış ve tabakalar halinde çökelmiş kayalar
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 10/39
Kaya Zeminler
1. Yumuşak kayalar: Tebeşir, arduvaz,kalker vb.
2. Yarı sert kayalar: Gre, jips, spat vb.3. Sert kayalar: Mermer, granit, bazalt vb.
4. Çok sert kayalar: Kuartz, pudingler, breşler vb.
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 11/39
Granülometri Bakımından
Zeminler• İri daneli
• İnce daneli
İri Daneli Zeminler
Çakıllar> 20mm İnce çakıllar: 2 mm ile 20 mm arasında
İri kumlar: 0,2 mm ile 2 mm arasında
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 12/39
İnce daneli zeminler
• İnce kum: 0,02 mm ile 0,2 mm arasında
• Silt: 2 mikron ile 0,02 mikron arasında
• Kil< 2 mikron
• Kolloid killer <0,2 mikron
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 13/39
Zeminlerin oluşum şekilleri
• Çakıl: Su ve atmosfer koşullarıyla az veya çok yuvarlakmışkaya parçaları. Bileşenleri kuvartz, granit, şist, bazalt vekalker olabilir.
• Kumlar: Çakıllar ile aynı minerallerden oluşmuştur.
• Siltler: İnce kum danelerine benzemekle birlikte,oluşumları mekanik aşınmadan daha fazla, kimyasalayrışma sonucudur. Su ile temasları halinde kesmeye karşımukavemeti azalır. Su ile doygun hale geldiğinde, akıcı hal
alırlar. Siltler, oldukça geçirimsiz, sıkıştırılması güç,deformasyon sırasında hacim değiştiren ve dondanetkilenen zeminlerdir.
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 14/39
• Killer: Kimyasal ayrışma ile oluşurlar. Su ile beraber
bulunduğunda çok dikkat dilmesi gereken zemindir. Kildedane çapları küçüldükçe plastikleşirler. Karışımda siltoranı arttıkça topak halden ayrık hale ayrık hale dönüşür.Killer, ıslak olduklarında deformasyon mukavemetleridüşük, kuruyunca sertleşirler. Killer, pratik olarak
geçirimsiz olduklarından, sıkıştırılmaları zor ve dreneedilmeleri çok güç zeminlerdir.
• Kolloid killer: Su içinde çökelmeyerek askıda kalırlar.Elektrik yüklü danelerinin sürekli birbirlerini itmelerinedeniyle, sürekli hareket halindedirler .
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 15/39
Zeminleri Gözlem Yoluyla
Tanıma • Bir zeminin tanınmasında, görünüşleri ve
dokunmada verdikleri duyu yardımcı olur.
• Bir zeminin kuru veya ıslak olarak eldeşekillendirilmesi ve parmaklar arasında sıkılması arazide zemin yapısını saptamada bir yöntemdir.
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 16/39
Zeminlerin Arazide Tanınması • Kum: Daneleri ayrıktır . Kuru iken elle sıkılıp bırakılırsa
hemen bölünür, parçalanır . Islak iken sıkılırsa kalıplı bir biçim alır ; bırakılsa bile şeklini korur; ancak dokunulduğu zaman bölünür.
• Lem: Değişik boyuttaki kum ile silt ve kilin karışımıdır .
Kuru iken kolayca bölünür. Kuru iken elde sıkıldığında, kalıplanmış gibi biçimlenir. Özenle dokunulursa bölünmez. Islak zeminin kalıplı gibi sıkılmış olanına kırmadan rahatça dokunulabilir.
• Siltli lem: İnce gradasyondaki kumu orta oranda, kili az
ölçüde, silt danelerini de çok oranda içerir. Kuru ikentopak halindedir. Ancak, kolayca ufalanıp toz halinegetirilebilir. Zemin elde yumuşak ve unumsu bir duyumverir. Yaş veya kuru siltli leme kırılmaksızın dokunulabilir.
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 17/39
• Killi lem: İnce daneli bir yapıdadır. Kuru iken,
topaklar veya parçalar halinde kırılabilir. Islak birzemin topağı parmaklar arasında sıkılır ise ince birşerit şeklini alacak ve hemen kırılacaktır. Islakzemin plastiktir ve kalıplanmış gibi biçimlidir veelleşmeye dayanıklıdır.
• Kil: İnce daneli yapıdadır. Kuru iken çok parça vetopaklar halinde kırılabilir. Islak iken, plastiktir veçok yapışkandır. Islak zemin topağı parmaklararasında sıkılırsa, uzun süre şerit şeklinde kalır.
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 18/39
Zeminin rengi
• Zeminlerin rengi su içeriği ile değişir. Genellikleıslak iken zemin rengi belirlenir.
• Koyu kahverengiden siyaha kadar olan renklerorganik madde içeriğini gösterir.
• Kızıl renk, hidrate olmamış demir oksitleri gösterir.
• Sarı ya da sarı-kahverengi zeminler demir içerirler
• Gri mavi ve gri, sarı renkler zayıf drenajkoşullarının bulunduğunu gösterir.
• Beyaz renk, silikat ve kalker içeriğini gösterir.
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 19/39
ŞEV
Bir yarma veya dolguda, platform kenarı ile doğal zemin
arasındaki eğik yüzeye şev denir.
Şevler:
•Eğik yüzeylerin yatayla yaptığı açı ( )
•Yatayla yapılan açıların tanjantları (tg )((Örn: 4/5, 0,80veya %80 lik şev)
•Yatayla yapılan açıların kotanjantları (cotg ) (Örn: 5/1,3/2 gibi) (Aksi belirtilmedikçe cotg kullanılır)
•Şevlerin üzerine düşey ve yatay uzunlukları göstermek
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 20/39
Dolguşevi
Yarmaşevi
1
3
a
Cotga= n ile gösterilir
tga = 1/n ile gösterilir
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 21/39
Şev Eğimi(Kohezyonsuz zeminlerde)
a b
c
d
a
N
P
T
T<=N.tgf
Buradan
tga<=tgf
Dolayısıyla
a<=f
= içsel sürtünme açısı
= şev açısı
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 22/39
Şev Eğimi (Kohezyonlu Zeminler) a b
cd
a
N
P
T
CU
T<=C + (N-U)tgf ise P.sina<= C+ (P.Cosa – U) tgf
Tga<= tgf + ((C – U.tgf)/P.Cosa
C= kohezyon
U= Boşluk suyu
basıncı
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 23/39
Şev açısını etkileyen faktörler
• İçsel sürtünme açısı, zeminin cinsi, kıvamıve su muhtevası ile ilgilidir. Zeminin su
muhtevası arttıkça daneler arasındakisürtünme azalır; dolayısıyla içsel sürtünmeaçısı azalır ve buna bağlı olarak şev açısı
azalır. • Boşluk suyu basıncı
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 24/39
Örselenmiş yarma veya dolgu YarmaZemin Kuru Suya doymuş Kuru Suya doymuş
(derece) (derece)
İnce kum 30 20 30 20
Çakıl 35 30 35 30
Kil 35 20 40 20
Taşla karışık 35 30 45 30
yağlı toprakKırmataş 45 40 45 40
Yumuşak kaya 45 45 55 55
Sert kaya 45 45 80 80
Değişik Zeminlere Göre Şev Açıları
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 25/39
Zeminlerin Kabarma ve Çökmesi
Vo
Vg
Doğal zeminin kazılmasıyla meydana gelenhacimdeki büyümeye “kabarma” denir. Kazıdanhemen sonraki kabarma “geçici kabarma” dır
Vo= kazıdan önceki hacim Vg= kazıdan sonraki hacim
qg = geçici kabarmakatsayısı
Vg= Vo(1 + qg)
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 26/39
Kil gibi bazı zeminler, kazıldıklarında önemli ölçüdekabarma gösterir. Bununla birlikte, kendi ağırlıkları ve
atmosfer etkisiyle, dolgu hacmi 2-3 senede küçülür ve sabit bir durum alır. Doğal olarak hacmi küçülür; bu durumdakihacmine “kalıcı kabarmış hacim (Vk )” denir.
Vo
Vg
Vk
Vk = Vo(1 + qk )
qk = kalıcı kabarma katsayısı
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 27/39
Diğer bir kavram, çökme % (T) sidir.
g
k g
V
VVT
Geçici ve kalıcı kabarma katsayıları diğer bağıntılar yardımıyla:
0
00
V
VV
V
VVk
k
o
g
g
T bağınsıtındaki Vg ve Vk hacimlerinin değeri yerine yazılırsa
g
k gT
1
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 28/39
Kabarma ve Çökme neden
önemlidir?• Kazı ücretleri doğal durumdaki zeminin
hacmi cinsinden ödenir.
• Taşınan zemin geçici kabarmış durumdadır.Dolayısıyla taşıma ücreti geçici kabarmışzemin hacmine göre ödenir.
• Dolgu ücreti, dolgu miktarı kadar ödenir(Kalıcı kabarmış hacme göre)
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 29/39
Zemin Kabarma % leri
Geçici Kalıcı Çökme(%)
Kum 10-15 1-1,5 8-12
Çakıl 15-20 1,5-2 12-15Yağlı toprak 20-25 2-4 15-17
Killi toprak 25-30 4-6 17-19
Kil 30-35 6-7 19-22
Marn 35-40 7-8 22-25Yumuşak kaya 30-40 8-15 17-19
Sert kaya 40-65 25-40 12-15
Bazı zeminlerin geçici kabarma, kalıcı kabarmave
çökme % leri
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 30/39
Dolgulara Verilecek YükseklikFazlası
Zeminlerin kabarmasının, dolgulara verilecek yükseklikleilgisi vardır.Sıkıştırma gerekmiyorsa, dolgu oluşturmak için zemin kazıldıktan sonra, dolgu yerinde geçicikabarma durumu söz konusu olacak, zamanla (2-3 sene)kalıcı kabarmış duruma geçecektir. Geçici kabarmalı durumdaki dolgu yüksekliği hg, zamanla hk kalıcı dolguyüksekliğine düşecektir.
1X1= 1 m2 lik dikdörtgenler prizmasını düşünelim.
Bu prizmanın geçici kabarmış hacmi: Vg= 1 X 1 X hg
Kalıcı kabarmalı hacmi : Vk = 1 X 1 X hk
b
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 31/39
1 metre
Dh
hk hg
Dh= yükseklik fazlası
hg= geçici kabarmış yükseklik
hk = kalıcı kabarmış yükseklik
b
b
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 32/39
b
b’
2L+ l
2L l/2l/2
? h
h
B
? ? ’
Sg
Sk
2L+ l
2L l/2l/2
∆ h
h
B
α α ’
Sg
Sk
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 33/39
hh
h
h
hh
V
VVT
k g
k g
g
k g
D
D
hk = h olarak gösterilirse
T
Thh
D1
.
Uygulamada genellikle yükseklik (h) ve genişliğin (b)
%10 artırılması öngörülmektedir.
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 34/39
Dolguların Sıkıştırılması ve
Sıkışma Yüzdesi Günümüzde, dolguların kendiliğinden sıkışması yerine,mekanik araçlarla kısa sürede sıkıştırılmaktadır.
İyi sıkıştırılmış zemin, doğal hacminden daha küçük hacmesahip olabilir. Burada, “sıkışma” söz konusudur. Vs, sıkışmasonundaki hacim, Vo, doğal durumdaki hacmi ise; sıkışma % siS:
0
0
V
VVS
s
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 35/39
Buradan, V0 hacmindeki bir yarmanın dolgu cinsindeneşdeğeri olan hacim
Vs= (1 – S). V0
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 36/39
Zeminlerin Ağırlıkları
Zeminlerin taşınmasında, birim ağırlıkların bilinmesinegerek vardır. Zira her kamyonun istiap haddi belli olduğu gibi, karayolu üstyapısına da zarar vermemesi gerekir.
Zeminin kabarma katsayısı qg ve zeminin doğal birim ağırlığıgo ise kabarmalı durumdaki zeminin birim ağırlığı gg
g
g
1
0
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 37/39
En doğru yaklaşım arazide veya laboratuvarda birimağırlıkları belirlemektir; eğer bu mümkün olmuyorsaaşağıdaki tablodan yaklaşık birim ağırlıklar alınabilir.
Zemin türü go (kg/m3) 1+qg gg (kg/m3)
Kuru kum-Çakıl 1950 1,12 1741
Nemli kum-Çakıl 2160 1,14 1895
Kumlu veyaçakıllı zemin
1860 1,18 1576
Toprak 1680 1,25 1344
Hafif kil 1680 1,30 1292
Ağır kil 1800 1,40 1286
Yumuşak kaya 1800 1,45 1241
Sert kaya 2400 1,50 1600
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 38/39
Problem
500 m3 yarma kazısı yapılıyor. Zeminin geçici kabarmakatsayısı %17, kalıcı kabarma katsayısı % 1.6 dır.Buna göre:
a) Gevşek kabarmalı haldeki hacmi hesaplayınız.
b) Kalıcı kabarmalı haldeki hacmi hesaplayınız
c) Çökme yüzdesini hesaplayınız.
d) Aynı zemin dolgu yüksekliği 3 metre olan kesimetaşınacaktır. Buna göre verilmesi gereken yükseklikve genişlik fazlasını hesaplayınız.
7/27/2019 2- ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ
http://slidepdf.com/reader/full/2-zemin-tuerleri-ve-oezellikleri 39/39
a) Vg= Vo.(1+qg)= 500(1+0.17)= 585 m3
b) Vk = V0.(1 + qk )= 500(1+0.016)= 508 m3
13.017.01
016.017.0
1)
g
k gTc
mT
hThd 45,0
13,01
3.13,0
1
.)
D
Genişlik fazlası: 300X 0,10= 30 cm