Slayt 1

SUNU PLANI

1. ZEMN MEKANNN TARHES2. ZEMNN TANIMI3. ZEMNLERN OLUUM MEKANZMASI VE ZEMN TRLER3.1. FZKSEL AYRIMA3.2. KMYASAL AYRIMA3.3. ZEMNLERN OLUUMU3.4. ZEMNLERDE YAPI VE DOKU KAVRAMI4. KLLER VE MNERALOJS4.1. KL MNERALLERNN OLUUMU4.2. KL MNERALLERNN SINIFLANDIRILMASI5. JEOTEKNK UYGULAMALARDA KARILAILAN ZEMN PROBLEMLER5.1. TEMELLERN DEFORMASYON PROBLEMLER 5.2. YENLME PROBLEMLER5.3. NAAT MALZEMES OLARAK KULLANILAN ZEMLERDE KARILAILAN PROB.5.4. YER ALTI YAPILARINDA KARILAILAN PROBLEMLER 6. ZEMN MEKAN LE LGL BAZI TERMLER-nsanlar ok eskiden beri zeminleri ya temel olarak yada yap malzemesi olarak kullanmlardr.-Eski msrllar, Babilliler, inliler ve Hintliler nehir takn dzlklerindeki sedleri ina etmeyi biliyorlard.-Dnyann her tarafnda yaplm eski mabet ve antlarda bir ekilde toprak veya kaya kullanmlardr. -Ortaadaki Avrupal mimarlar ve yap ustalar byk yaplarda oluan oturmalar gzlemilerdir. -skandinavyallar yumuak killerde evlerin altna destek olarak ahap kazklar kullanmlardr.-914-1922 arasnda sve devlet demiryollar Geoteknik komisyonu, liman ve demiryollarnda meydana gelen baz nemli yenilme durumlaryla ilgili aratrmalar srasnda geoteknik mhendisliinde pek ok nemli kavram ve aletleri gelitirmitir. -18. yy.da Coulombun istinad yaplarnda gelitirdii toprak basn denklemleri gnmzde kullanlmaktadr.-Zeminlerin kayma dayanm iin en yaygn teori adn Coulombdan almtr. -Bir sonraki asrda Collin ve Darcy ve skoyal Rankine nemli keifler yapmlardr.-Gregory demiryolu yarmalarnn duraylln salamak iin yatay drenlerden ve sktrlm toprak dolgu payandalarndan yararlanmlardr.-20. yzyln bana kadar skandinavya da ve zellikle de sve de bu alanda nemli gelimeler olmutur. Atterberg killerde bu gn halen geerli olan kvam limitlerini gelitirmitir. -evlerin durayll ile ilgili hesaplama yntemleri gelitirmitir. -Arlk drme, piston ve dier tr rnek alclar yeralt aratrmalar srasnda gelitirmilerdir. ZEMN MEKANNN TARHES-Killerin hassasiyeti ve gzeneklerde suyun skmasyla dar atlmas anlamna gelen konsolidasyon gibi nemli kavramalar kefetmilerdir. -Jeoloji ile inaat mhendislii teknolojisinin bir bileimi olan geoteknik kelimesini ilk olarak kullanmtr.-sveteki bu erken gelimelere ramen zemin mekaniinin babas bir Avusturalyal olan Prof. Karl Terzaghidir. -Zemin mekaniinin ilk modern kitab Erdbaumekaniki 1925de yaynlamtr ve aslnda zemin mekanii ismi kkeni almanca olan bu kelimenin dorudan tercmesidir. -Zemin mekaniinin ilerlemesinde nemli pay olan bir dier isim Harvard niversitesinde 1932den 1969a kadar alan Prof. Arthur CASAGRANDEdir.-Yakn gemite ise zemin mekanii problemlerinin zmnde istatistik ve bilgisayar programlar kullanlmaya balanmtr. (Geoslope, Slide, Plugsis vs.) 2. ZEMNN TANIMIZemin terimi inaat mhendisleri, jeoloji mhendisleri ve farkl dier disiplinler tarafndan kaya ktlesinin st yzeyinde bulunan gevek mineral ve organik maddeler topluluu olarak yada yerkrenin kabuunun d ksmn oluturan, taneli, boluklu maddeler (malzeme) topluluu olarak tanmlanr

Zemin profilinin genel grnts-Genel olarak bir zemin profili tane, su ve havadan meydana gelir. Bu zemin bileenleri koullara bal olarak farkl oranlarda bulunabilir. Aadaki diyagramda younlatrlm bir zemin profili grlmektedir

Younlatrlm zemin profili 3. ZEMNLERN OLUUM MEKANZMASI VE ZEMN TRLER- Yeryzndeki zeminleri oluum mekanizmasna gre ikiye ayrmak mmkndr. Bunlardan ilki yerinde olumu (kalnt yada residuel) zeminler dieri ise tanma (srklenme) sonucu olumu zeminlerdir. Bu zemin gruplar da oluum mekanizmalar, tanma ortamlar, birim trleri vb gibi faktrlere bal olarak kendi ierisinde farkl gruplara ayrlmaktadrlar.- Zemin, kayalarn fiziksel paralanmas ve kimyasal ayrmasyla oluur. Milyonlarca yldan beri (baz kaynaklara gre 4 500 000 000 yldan beri), kayalar zeminlere, zeminlerde kayalara dnmektedir. Aadaki ekilde grlen sre halen devam etmektedir.

Kaya - zemin oluum dngs- Bu dngde temel etken kayalarn ayrmasdr. Ayrma szc genel anlamda, mekanik paralanmay, kimyasal bozulmay ve alterasyonu ierir. Ayrma olay doal faktrler ve insanlarn faaliyetleri etkisiyle oluur. Ayrma yzeyden derine doru ilerler ve bir ayrma zonu tekil eder. Ayrma zonunun derinlii ve ayrmann zellii, kaya trne, ayrmaya neden olan faktrlere, topografik koullara ve ayrm ksmn erozyona uramasna baldr. Kayalarn ayrmasna neden olan pek ok faktr vardr, bunlar;

- Scaklk deimesi,- Erime,- abuk souma,- Donma-znme,- Szan sularn kimyasal etkisi,- Bitki kkleri ve organizmann etkisi,- Gaz klar dr.

Zemin oluumuna etki eden faktrler- Ayrmann tipi esas olarak iklim koullarna baldr. Ayrmada ana etkenler iklim blgelerine gre fakllk gsterir. Kurak blgelerde scaklk, souk blgelerde donma-znme, tropik blgelerde ise scaklk, nem ve bunlarn sonucu oluan kimyasal olaylardr. Ayrmay fiziksel ve kimyasal ayrma olarak iki grupta toplamak mmkndr. Ayn yerde bu iki ayrma trnn de etkin olmas mmkndr. 3.1. FZKSEL AYRIMA- Fiziksel ayrma kayalarn, herhangi bir kimyasal ayrmaya uramadan kk paracklara ayrlmasdr. Fiziksel ayrmada ana etken basn deimesidir. Basn deiikliini oluturan nedenlere gre de fiziksel ayrma, termik ve mekanik ayrma olmak zere ikiye ayrlr. Fiziksel ayrmada ana etken olan basncn deime nedenleri ise;- Kayalar zerinden yk kalkmas (erozyon, buzul erimesi, heyelan, vb.)- Sreksizliklerde suyun donma ve erimesi,- Yeni kristallerin oluumu,- Scakla bal olarak hacim deimesi,- Bitkilerin etkisidir. - klim koullarna bal olarak gelien fiziksel ayrma genellikle yzeyseldir.Kayalarn zerinden Yk KalkmasKayalarn ayrmasnda en nemli ve ilk adm, kayalarn zerinden yk (jeolojik yk) kalkmasdr. Yk kalkmas, tektonik hareketler, erozyon, buzul erimesi ve kitle hareketleri sonucu oluur. Bu olayda yzeydeki hava basnc hava basnc etkisi ihmal edilebilecek kadar azdr. Buna karlk su ve kayalardan ileri gelen basn nemlidir. rnein denizlerde her 10 mde, karalarda ise her 4-5 m de bir 1 kg/cm2lik bir basn art sz konusudur.Yk kalkmas sonucu kayalarda kalc gerilmeler olumakta ve kalc gerilmelerin etkisiyle de kayalarn yzeyinde ve yzeye yakn yerlerde genelde topografyaya paralel yada konsantrik atlaklar olumaktadr. Bu yolla oluan atlaklar boyunca kayata, hava, su ve bitki kklerinin etkisi kolaylamakta ve ayrma olayn hzlandrmaktadr.atlak Sularnn DonmasAtmosfer koullarnda donan suyun hacmi % 9 orannda artmaktadr. Donan sudaki hacim artmas ise basncn ykselmesine neden olur. zellikle yksek dalarda ve nemli iklimlerde donma olay daha da etkilidir. Kayalarn yzey ve yzeye yakn atlaklar iine dolan ya sular scakln sfrn altna dmesiyle donar ve kayacn atlak yzeylerine basn yapar. Donan suyun erimesiyle basn ortadan kalkar. Bu ekilde uzun zaman tekrarlanan donma-erime olay kayalarn paralanmasna, ufalanmasna ve kaya dmelerine neden olur. Paralanan ufalanan, den paralar topografyaya bal olarak olduu yerde yada yama eteklerinde birikir ve yama molozlarn olutururlar.

atlaklara suyun dolmas, genlemesi ve kayac ayrtrmasnn ematik grnmDonma znme dngs sonucu dan yamacnda oluan yama molozuYeni Kristallerin OlumasYa sular, kayalarn ierdii sreksizlikler ve boluklar boyunca derinlere doru hareket ederler. Hareketleri esnasnda deiik minerallerden olumu kayalardan geerler. Bu gei esnasnda baz mineralleri eritirler. inde bol mineral eritmi suda scaklk ve basn deiimi yada buharlama olursa mineral konsantrasyonlar artar ve getikleri atlaklarda yeniden kristallenerek yeni mineral olutururlar. Kristallerin olumas ve bymeleri, aynen suyun donmasna benzer ekilde, atlak yzeylerine basn yaparlar. Meydana gelen basn kayacn direncinden fazla olursa kaya paralanr. rnein anhidritli bir ortamda, anhidrit suyun etkisiyle Jipse dnr ve bir hacim artmas oluur. Hacim artmas da basn oluturarak kayalarn paralanmasna, ufalanmasna neden olur.

Yeniden kristallenen minerallerin ematik gsterimiScaklk DeimesiDoadaki malzemeler, scakln artmasyla genleir, azalmasyla bzlr. Gn boyu gne nlar etkisinde kalan kayalar snr, gece ise sour. Genleme ve bzlme olaylarnn uzun zaman ve devaml olmas halinde kayalarda fisr ve atlaklar oluur ve olayn sreklilii sonucunda kayalarda paralanmalar ufalanmalar meydana gelir. Aslnda kayalara s iletkenlii asndan bakldnda, kt iletkendirler, bu nedenle yzeylerdeki scaklk, derinlere gre daha yksek olur.

Scaklk deiiminin kaya ktlesi zerindeki andrma etkisiGenleme ve bzlme olaynda, kayacn mineralojik bileimi ve tane boylarnn nemi byktr. Koyu renkli mineraller, ak renkli minerallere oranla daha ok s absorbe eder. Bunun sonucunda ayn kayata farkl noktalarda, farkl genleme oluur. Farkl genleme farkl basnlara neden olur ve kaya daha kolay paralanr. Bu tr ayrmaya termik ayrmada denir. Bitkilerin Etkisiklim koullarna bal olarak gelien bitki trleri, kayalarn ayrmas zerinde etkili olmaktadr. Kayalar zerinde yetien bitkilerin kkleri, kayalarn atlaklar iinde, bitkinin gelimesine paralel olarak geliir ve byrler. Geliime bal olarak kalnlaan kkler, kayalarn atlak yzeylerine basn olutururlar. Basncn etkisiyle atlaklar daha da geliir bir yerden sonra kaya paralanmaya balar. Bitki kklerinin mekanik etkisi yannda paralanmadan dolay sularn kaya iine szmas kolaylar . Ayrca bitki artklar ve rmeleri sonucu oluan humik asitler de kimyasal ayrmay hzlandrr.

Aa kknn kaya ktlesi zerindeki ayrtrma etkisi3.2. KMYASAL AYRIMAKimyasal ayrma, kayalar oluturan minerallerin kimyasal olaylar sonucunda ikincil minerallere dnmesidir. Buna kimyasal alterasyon da denilmektedir. Doada iki tr kimyasal deime (ayrma) grlmektedir. Birincisi yzeye yakn ksmlarda, ikincisi ise derinlerdedir. Yzeye yakn ayrma d etkenlere yzey sularna ve kayacn direncine bal olarak meydana gelir. Derindeki kimyasal ayrma (alterasyon) yzeyinin altnda farkl derinliklerdeki olaylarla ilgilidir. Derinlerdeki deimeye Gabro tr kayalardaki plajiyoklaslarn sasritlemesi, ultrabazik kayalarn serpantinlemesi, gabrolarn uralitlemesi, andezitlerin profillitlemesi gibi olaylar rnek olarak verilebilir. Yzeysel kimyasal ayrmada en nemli etkenler, ya sular, oksijen, karbondioksit ve organik asitlerdir ve oksijen miktarna baldr. Ayrca suda eriyen tuz ve asitlerle birlikte humik asitlerde kimyasal ayrmay hzlandrr. Kimyasal ayrmada etkili olan dier bir faktrde suyun pH derecesidir. Tm bu etkenlere bal olarak gelien kimyasal reaksiyonlar oksidasyon, hidratasyon, karbonasyon, kayalarn erimesi ve hidrolizdir.OksidasyonOksijenin etkisiyle meydana gelen bir olaydr. Oksijen havada bulunduu gibi suda da erimi halde bulunabilir. Bu tr sularn, asitlerin, bakteri ve tuzlarn etkisi oksitlenmeyi hzlandrr. Bu ekildeki kimyasal deime da s verme (exotermic) niteliindedir. Scakln serbest kalmasyla ikincil mineraller ekillenir. Bu ekilde meydana gelen minerallerin hacimleri byk younluklar kktr.

Oksidasyon neticesinde kayada meydana gelen ayrmann grntsHidratasyonMineralleri su almas sonucu yeni minerallere dnmesi olaydr. Bunun en gzel rnei anhidritin su alarak Jipse dnmesidir. Hidratasyon sonucu byk bir hacim art meydana gelmektedir. rnein anhidritin jipse dnmesi sonucu % 60 orannda bir hacim artnn olduu bilinmektedir. Hacim artmas byk basnlarn meydana gelmesine neden olmaktadr. Basn ise kayalarda krk ve atlaklar oluturmaktadr.

Kayada Hidratasyon olay sonucu meydana gelen ayrmann grntsKarbonatlamaBir tr ayrma trdr. kincil karbonat bikarbonatlar, kalsiyum oksit, magnezyum, potasyum ve dier elementler gibi, baz ayrma rnleriyle karbondioksitin birlemesi sonucu meydana gelirler. Tm yzey sular, erimi halde atmosferik orijinli karbondioksit ierirler. Ayrm kayalardan szlen bu tr sular, atlak ve tabaka yzeylerinde kristalleerek yzey tortularn olutururlar.Yzey tortullamasnn grntsErimeKayalarn ve minerallerin erimesi de kimyasal ayrmann bir trdr. Suyun kayalar eritme kabiliyeti, suyun saflna, scaklna ve reaksiyon zamanna baldr. Ya ve yzey sular atmosfer tarafndan zenginletirilmi oksijen, karbondioksit ve dier maddeleri ierir. Bu sular yeraltna szlrken, topraktaki organik maddelerin bozumasna ve ayrmasna neden olurlar.

Erimi kaya grntsHidrolizBu ayrma tr de ok silikatlar zerinde etkili olur. Suyun kimyasal etkisi , H ve OH iyonlarna ayrlmasna bal olarak ykselir. Suyun iyonlara ayrlmas scakla, karbondioksit miktarna ve asitlere bal olarak artar. Asidik ortam hidrojen iyonlarna bal olarak ykselir. Silikatlarn kimyasal ayrmas sonucu deiik kil mineralleri ortaya kar. rnein feldspatlarn ayrmas sonucu kaolen, illit gibi deiik trden kil mineralleri oluur. Kimyasal ayrma sonucunda kayalarn hacmi (% 5-30) orannda artar. Bu art kayalarn kimyasal yolla ayrmasn tetikler.3.3. ZEMNLERN OLUUMUYer kabuunu oluturan zeminleri oluumlarna gre yerli zeminler (residal) ve srklenmi (tanm) zeminler olarak ikiye ayrmak mmkndr. Tanm zeminlerde jeolojik adan alviyon zemin, eolian zemin, buzul zemin, deniz zemin, koliviyon zemin, proklastik zemin olarak snflandrlr. Bu snflandrma zeminlerin oluum trne ve kelme durumuna gre yaplmtr. Aadaki ekilde oluumlarna gre zemin trleri grlmektedir.Oluum Trlerine Gre Zeminler

Yerli (Residel) ZeminlerSrklenmi (Tanm) Zeminler

Alviyon Zeminler

Eolin Zeminler

Deniz Zeminler

Buzul Zeminler

Koliviyon Zeminler

Piroklastik Zeminler

- Takn k.- Alvyal Teras.- Mansap k.- Gl k.- Delta k.- Pidmont k.

- Till k.- Dere k.- Gl k.

- Ky k.- Deniz k.

- Ls k.- Dune k.

- Talus Zem.- Yama Mol.- Heyelan Depo.

- Ejekta- Pumis

Oluum trlerine gre zeminlerYerli (Residel) ZeminlerKayalarn bulunduklar yerde fiziksel, kimyasal ve biyolojik etkilerle paralanarak ufalanmas sonucu yerli zeminler olumaktadr. Yerli zeminler, granller ve kil olmak zere iki farkl ekilde veya kark halde bulunabilir. Granller yerli zeminler, kum ve akl paralar halinde olup imentolam malzemenin znmesi ve ykanmas sonucu direnli paralar halinde kelmitir. Yerli killer ise silikatl kayalarn bozulup dalmas, eyllerin paralanmas ve kiretalarndaki karbonatlarn zlmesi eklinde olumaktadr. Killerin karakteristikleri genellikle oluturduu kayalarn zelliklerini (yani kompozisyon, yap, tabakalanma, vb.) yanstmaktadr. Yerli zeminler olutuktan sonra iklim, su, organik maddeler ile biyolojik etkileim sonucu organik zeminlere dnebilir. Aadaki ekilde yerinde olumu zeminlerin sembolik gsterimi verilmitir.

Yerinde olumu zeminler iin kayadan topraa dnm aamalarn gsteren sembolik yer alt profiliSrklenmi (Tanm) Zeminler

Alviyon zeminler dere ve taknlarla tanan yada keldii yerde anm zeminler olarak grlr. Eski ve mevcut dere yataklar iinde veya bunlarn teraslarnda birikmitir. Alviyon keller dere yataklarnn eim deitirdii yerlerde (kanyon azlarnda, dzlkler vb.) balar ve jeolojik zaman iinde genellikle tabaklar halinde birikirler.Eolin zeminler anm kayalarn rzgar etkisiyle tanmas ve kelmesi sonucu olumulardr. Ls (kalkerli tabakalanmam siltler kumlu veya killi siltler) ve kum dune (niform ve yuvarlak taneli kum tepeleri, yntlar, tabakalar vb.) zeminler bu tip srklenmi zeminlerin en yaygn olarak grlenleri olup genellikle dk younluktadr.Koliviyon zeminler yamalarda ve da eteklerinde grlen ve gravite ile buralara kelmi zeminlerdir. Bu tip zeminler anm, paralanm kayalarn gravite ile kelmesi ve birikmesiyle oluur. Talus da eteklerinde zaman iinde kaya paralarnn ve krntlarnn kelmesi yama molozu ise dalarn yamalarnda kaya paralarnn kelmesi ve zamanla paralanmas sonucu oluan birikintilerdir. Genellikle dk younlukta olup stabil deildirler.Buzul zeminler buzul hareketiyle dzlklere, gllere ve akarsu yataklarna tanm ve buralarda kelmi zeminlerdir. Genellikle ok farkl boyutta (akldan kile kadar) ve tabakalanmam olup bozuma dereceleri jeolojik yana ve bozumann tipine bal olarak deiir. Proklastik zeminler, ejekta (volkanik kl) ve pumis (volkanik olmayan zeminler ile lavlarn karm ve lav aknts) eklinde grlr. Volkanik lavlarn gravite veya rzgar ile tanmas ve daha sonra kelmesi sonucu oluur. keldii yerde ilave anmalar ve tekrar yer deitirmesi sonucu ar derecede andndan dolay yksek plastisiteli ve skabilir zeminlerdir.Aadaki ekilde kaya ve zemin formasyonlar arasndaki karlkl ilikinin zeti ve genel grnm sunulmutur.

Kaya ve zemin formasyonlar arasndaki karlkl ilikinin zeti ve genel grnts3.4. ZEMNLERDE YAPI VE DOKU KAVRAMIDoada bulunan zeminler kohezyonlu zeminler ve kohezyonsuz zeminler olmak zere iki gruba ayrmak mmkndr.Kohezyonlu zeminler; eer zemini meydana getiren taneler kil partiklleri yada baka balayc maddeler yardmyla kendi kendini dalmadan bir arada tutabiliyor ise bu ekildeki zeminlere kohezyonlu zeminler, eer zemini meydana getire taneler kendi kendini bir arada tutamyor dalyor ise bu ekildeki zeminlere de kohezyonsuz zeminler denir. Kohezyonlu zeminler sadece kil partikllerinden oluabilecei gibi farkl granlometrik dalma sahip tanelerden de meydana gelmi olabilir. Kohezyonsuz zeminler ise genellikle kil ihtiva etmeyen farkl granlometrik dalma sahip tanelerden oluur.Zeminler keldikleri ortamda jeolojik zamana bal olarak farkl oranda gerilmelere (litostatik, kvrmlanma, kompaksiyon, konsolidasyon, ek ykleme vs.) maruz kalrlar. Bu gerilmeler zeminin dokusunda olduka nemli rol oynarlar.Genel olarak zemin dokusu terimini sadece zemini oluturan tanelerin, tanelerin oluturduu kmelerin, geometrik dizinimlerini boyutlu grnmn ifade ederken, zemin yaps terimi granler tanelerin veya mineral taneciklerinin geometrik dizilimi ve bunlar arasnda etkiyen partikller aras kuvvetleri ifade eden daha kapsaml bir terimdir. Yap ve doku kavram ou kez birbirinin yerine kullanlsa da bu iki terim farkl anlamlar ierir.Baz aratrmaclar zeminlerin doku kavramn farkl ekilde ele almlardr. rnein Holtz ve Kovaks zeminin dokusunun onun grnm veya verdii his ve partikllerin ekli ve greceli boylar ile bunlarn zemin ierisindeki oranna veya dalmlarna bal olacan sylemitir.Buna gre zemin dokularn iri taneli ve ince taneli olmak zere ikiye ayrlr. Bu ayrm iin en uygun boyut plak gzle ayrt edilebilen tane boyudur.Kohezyonlu Zeminlerde Yaps ve DokuBirka kil partiklnden yola karak kohezyonlu zemin dokularn basit bir sistem iinde snflandrmak mmkn deildir.Tek tane yada tek partikl oluumlar tabiatta sk gzlenen bir olay deildir ve sadece baz zel evre artlarndaki ok sulu su-kil ortamlarnda gzlenmektedir.Taramal elektron mikroskobisiyle tamam kilden oluan zeminler zerinde son zamanlarda yaplan almalar mnferit kil partikllerinin daima agrega veya topaklanm halde gruplanm olarak domain tegil ettiini gstermektedir.Domainler bir araya gelmek suretiyle grnr k mikroskobunda grlebilecek kadar byk olan clusterleri oluturmaktadr.Clusterlerde bir araya gelerek pedleri ve hatta ped gruplarn oluturmaktadr. Pedler mikroskop olmadan grlmektedir.Pedler eklemler ve fisrlerle bir araya gelmek suretiyle zeminin makro dokusunu oluturmaktadr.

Zemin mikro dokusunun ve makro dokusunun ematik diyagramZeminlerin sahip olduklar dokular teknolojinin ilerlemesiyle birlikte daha anlalr hale gelmitir. Gnmzde zemin dokularn mikro lekte tanmlayabilmek iin iki yntem kullanlmaktadr. Bunlardan ilki ince kesit yntemi ikincisi ise taramal elektron mikroskop yntemidir. nce kesit ynteminde rselenmemi zemin rnekleri reineye batrlarak dondurulur ve dondurulan zemin rneinden ince kesit yaplr, daha sonra bu ince kesitler polarizen mikroskopta incelenerek zeminlerin sahip olduklar dokular deerlendirilir. Taramal elektron mikroskop ynteminde ise zemin numunesi altn yada gmle kaplanarak elektron bombardmanna tutulur ve yansyan elektronlardan grnt elde edilerek zeminlerin dokular hakknda deerlendirme yaplr. Aadaki fotoraflarda zeminlerden elde edilen ince kesit ve elektron mikroskop grntleri verilmitir.

Zeminde yaplm ince kesitin polarizenmikroskopta grnts Sktrlm bir zeminin elektron mikroskoptaki grntsKiller zel durumlar dnda saf olarak ok nadir olarak bulunurlar ve daha byk boyutlu siltle ince kum karmna girdiinde kilin bazen taneler arasnda kpr grevi yapt, bezende kendi arasnda kmelendii grlmektedir. Killerin yaplarn etkileyen en nemli unsur ierdikleri su muhtevalardr. Su-kil karmlarnda (aslt) tanelerin birbirleriyle ilikileri balca drt ekilde tariflenmi ve aadaki ekilde sunulmutur. Bunlar srasyla; Dank (disperse): kil daneleri arasnda yz-yze dokunma yok, Kmelenmi (aggregated); birok kil danesi arasnda yzey-yzeye dokunma var, Yumaklanm (flocculated); kil kmeleri arasnda yz-yze ve kenar-yze dokunma olumu, Ayrk (defloculated); taneler kmelenmi, ancak kmeler arasnda ba yok.

1. Dank (Dispers)2. Kmelenmi (aggregate)3. Yumaklanm (flocculated)4. Ayrk (defloculated)Su-kil karmnda gzlenen doku eitleriAncak zemin ierisindeki su miktar asnt oluturacak dzeyden daha az olduu ve granler malzemenin (silt, kum, vs.) olduu durumlarda tane dizilimleri yukardaki tanmlanan modelden farkl olmaktadr. Aadaki ekilde temel partikl dizilimleri ematik olarak grlmektedir.

Kilde bireysel dane gruplanmalarKum ve silt te bireysel dane gruplanmalarKil gruplar dizilimiTam belirlenmemi dizilimKille kaplanm silt ve kum dizilimiTemel partikl dizilimlerinin ematik grn (a) Bireysel kil levhac etkileimi, (b) Bireysel silt ve kum partikl etkileimi, (c) Kil levhacklarnn grup etkileimi, (d) Kaplanm silt veya kum partikl etkileimi, (e) Ksmen fark edilebilir partikl etkileimiDoada ou zaman saf killer ok nadir olarak bulunurlar. Yaygn olarak saf killer farkl granlometrik dalma sahip daneler (silt, kum, akl) arasnda balayc grevi stlenmektedir. Bu tr karmlardan oluan zeminlerin dane dizilimleri aadaki ekilde grlmektedir.

DzensizkmelenmelerKil birletiricilerDzenlikmelenmelerrglenmi kmelenmelerKilli zeminde matrisDaneli zemin matrisiTane dizilimlerinin olumas4. KLLER VE MNERALOJSKil Nedir; Kil hidratl alminyum ve magnezyum silikatlardan oluan doal bir ikincil mineraldir. Dane boyutu 2 mikron yada daha kktr ve ayn boyuttaki baka minerallerden farkl olarak su ile kartrldnda amur oluturur. Hamur halinde ekil verilebilecek kadar plastisiteye sahipken, piirildiinde byk dayanm artlar gsteren bir katya dnr. Islatldnda genellikle hacim art gsterir, kurutulduunda ise hacmi azalr ve ounlukla atlar. Killer sadece zemin mekanii ile ilgilenen bilim daln deil ayn zamanda tarm, ormanclk, seramik endstrisi ve tpta da nemli bir endstriyel geretir.Killer birok durumda jeoteknik uygulamalarda kullanlmaktadr. Dolgu barajlar ve atk depolarnn geirimsizliinin salanmas, gletlerin su tutmas iin ve kazldnda kendini tutamayan zeminlere pelteleebilir bulama halinde etkin destek salamak amacyla kullanlr. ri malzemeli zeminlere kk oranda katldnda balayc grevi yaparlar. Ancak kilin ortamda varl nemli mhendislik sorunlar oluturduu iin istenmeyen bir malzemedir.Kolloid Nedir; Edeer tane ap 2 mikron veya daha kkse bu taneler iin kil ad kullanlmaktadr. Tane boyutu 50-2000 A nitesi ise bu edeer kre apna Kolloid denilmektedir.4.1. KL MNERALLERNN OLUUMUKil mineralleri kayalar oluturan birincil minerallerin zellikle silika grubu minerallerin ayrmasyla, zeltilerin kristallemesiyle, bu minerallerin hidrotermal ortamda deiimi, diyajenezi ve yeniden yaplanmasyla bulunduklar ortamda yada tanp kelmek kouluyla doal olarak farkl ortamlarda oluurlar. Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte yapay olarak laboratuar koullarnda da kil mineralleri oluturulmaktadr.4.2. KL MNERALLERNN SINIFLANDIRILMASIKil mineralleri ylesine karmak bir kristal yaps gsterirler ki gnmze kadar zerinde tam anlama salanan bir snflandrma sistemi gelitirilememitir. Killerin snflandrlmasnda aadaki etken rol oynamaktadr;Bir hcre veya tabakann kalnl,Tabakann di- veya tri-oktahedral zellii,Tabakalarn dizili ve dizili dzeni.

Tm kil mineralleri iki, veya drt tabakal kristallerden olumutur. Bu tabakalar arasndaki zayf balarn varl su ve dier iyonlarn buralara yerlemesine izin vermektedir. Genel olarak kil gruplar;1- Kaolinit - Serpantin Grubu,2- Profillit - Talk Grubu,3- Smektit Grubu,4- Vermiklit Grubu,5- Mika Grubu (illit),6- Gevrek Mika Grubu,7- Klorit Grubu,8- Kark Tabakal Killerdir.Kil trleri grafik halinde aada sunulmutur (ekil x).

Doada yaygn olarak bulunan kil trleriAyn gruba ait kil minerallerinin birbirine benzer mhendislik zellikleri gsterdikleri grlmtr. Bundan dolay killerin kristal yaplarnn saptanmas mhendislik amalar iin killerin davrann tahmin etmek bakmndan son derece yararldr. Doada en yaygn kil gruplar ise kaolen grubu, illit grubu ve smektit grubu ve klorit grubu killerdir.Killerin mhendislik davranna kabaca bakldnda hacim deiimi (ime-bzlme) bakmndan smektit grubu killer ok aktif, kaolen grubu killer ise olduka pasiftir. llit grubuna ait killerin su aldklarndaki hacim deiiklii davran ise smektit ve kaolen grubu killerin arasnda yer alr.Kaolen, illit, smektit ve klorit grubu killerin yaps ise aadaki ekillerde gsterilmektedir.

Smektit grubu killerin yaplarKaolen grubu killerin yaplar

Mika grubu killerin yaplarKlorit grubu killerin yaplarKil minerallerinin taramal elektron mikroskoptaki grnts aadaki fotorafta verilmitir.

5. JEOTEKNK UYGULAMALARDA KARILAILAN ZEMN PROBLEMLERYeterli bilgi ve tecrbe birikimine sahip olmayan mhendisler iin bu problemler birok durumda karmak ve artc bir grnm arz etmektedirBu blmde, sk sk karmza kan baz zemin problemlerine ait rnekler grntl olarak verilecek ve bu problemlerle ilgili nemli noktalara iaret edilecektir.Bundan sonraki blmlerde zeminlerin balca zellikleri ve mhendislik davranlar incelenecektir.Uygulamada karmza kan problemler iin yeterli zmlerin gelitirilmesi ancak zeminlerin davrann iyi kavramak ile mmkn olmaktadr. Zeminler ile ilgili balca inaat mhendislii problemleri aada zetlenmitir.Jeoteknik uygulamalarda, her projede zeminlerle ilgili baz problemler karmza kmaktadr.5.1. TEMELLERN DEFORMASYON PROBLEMLEROturma (Konsolidasyon) ProblemleriBtn Mhendislik yaplar (binalar, kprler, karayollar, barajlar, vb.) zemin veya kaya tabaklar zerine oturtulmaktadr. Yaplarn kendi arlklarndan ve hareketli yklerden kaynaklanan yklerin tabii zemin veya kaya tabakasna aktarlmasn salayan sistemlere genel olarak temel ad verilmektedir. Yap temellerinin zemin tabakalar stne oturtulmas durumunda zeminin gerilme artna bal olarak oturmas (tanelerin birbirine yaklamas, boluk suyunun tahliye olmas vs.,) kanlmazdr. Bu oturmalar yap zerinde ok zararl etkiler yapabilmektedir. Ayrca tabii zeminler ok heterojen yaplara sahip olduklar iin zellikle yapnn deiik noktalar arasnda farkl oturmalar meydana gelmesi st yap zerinde istenmeyen durumlarn ortaya kmasna neden olmaktadr. Problemin tasarm aamasnda gz nne alnmasn zorlatran husus zemindeki oturmalarn ok uzun sre devam etmesidir. Dolaysyla tasarm aamasnda st yapdan gelecek ykn iyi hesaplanmas yaplarn gvenlii asndan olduka nemlidir.Konsolidasyon oturma olaynn ematik gsterimiFarkl oturmann ematik gsterimi

Zeminlerde gzlenen farkl oturmann grnts

Zeminlerde gzlenen normal ve farkl oturmalarn grntsime (Kabarma) ProblemleriZeminler sahip olduklar kimyasal zelliklere bal olarak bazen suyla etkileimlerinde anormal hacimsel deime davran gsterebilirler. Kil ieren zeminlerde rastlanan bir deformasyon problemidir. Bu deiiklik zemini oluturan killerin tryle ilgilidir, zellikle suya kar hassasiyeti olan smektit grubu killerde bu probleme olduka sk rastlanmaktadr. Projenin byklne, nemine bal olarak ime zellikleri belirlenen killer gerekli grld durumlarda syrlarak yap temellerinde kullanlmazlar, yada farkl stabilizasyon teknikleri kullanlarak ime zellikleri yapya zarar vermeyecek dzeye getirilirler. Aadaki fotoraflarda zemin imesinin neden olduu baz grntler sunulmutur.

Zeminlerde gzlenen ime kabarma ve yaplara verdii zararn ematik gsterimi

Zeminlerde gzlenen ime kabarma ve yaplara verdii hasarlarn gsterimi

Zeminlerde gzlenen ime kabarma ve yaplara verdii hasarlarn gsterimi5.2. Yenilme ProblemleriBtn mhendislik yaplar (binalar, kprler, karayollar, barajlar vs.,) zemin veya kaya tabakalar zerine oturtulmaktadr. Yaplarn kendi arlklarndan ve hareketli yklerden kaynaklanan yklerin doal zemin ve kaya tabakalarna aktarlmasn salayan sistemlere genel olarak temel ad verilir. Yap temellerinin zemin tabakalar stne veya iine oturtulmas durumunda, yapdan aktarlacak ykler altnda zemin mukavemetinin almas durumunda gme meydana gelmesi ve st yapnn gvenliinin toptan tehlikeye girmesi sz konusu olmaktadr. yi tasarlanm bir temel sisteminin st yapdan gelen ykleri temel alt zemin tabakalarnda gme (yenilme) olmayacak ekilde aktarmas gerekmektedir. Zemin yzeyine yakn tabakalarn yeterli skma ve mukavemet zelliklerine sahip olmamas durumunda ise, yap yklerinin yap yklerinin daha derinlerdeki salam zemin veya kaya tabakalarna aktarlmas, yani derin temel sistemlerinin (kazkl temeller gibi) uygulamas yoluna bavurulmas gerekmektedir. Bir ok inaat projesinde uygulanacak temel sistemi ve temel alt zemin tabakalarnn beklenebilecek davran biimi projenin yaplabilirliini etkileyecek boyutlara ulaabilmektedir.Zeminlerde yenilme problemleri genel olarak grupta toplanabilir. Bunlar;1. Temel zemin gmesi, 2. ev kaymas,3. Dayanma duvar (istinat) gmesi biiminde karmza kar.Temel Zemini Gmesi ProblemleriZeminler zerlerine gelen mhendislik yaplarnn neden olduu temel yklerini tayamad durumlarda yenilirler ve mhendislik yaplar ya ksman yada tamamen zarar grr. Ayrca yapm tamamlanm mhendislik yaplar ikincil etkilere ( deprem, patlatma sarsntlar vs.,) bal olarak tama gcn yitirirler ve bunlara bal olarak temel zemini gmeleri gzlenebilir. Aadaki ekillerde temel zeminin gmesinin etkileri grlmektedir.

Temel zemininin gmesinin ematik gsterimi

Temel zeminin gmesi sonucu hasar gren binalarn grntsKaz ve evlerin Kaymas ProblemleriZemin yzeyinin eik olmas durumunda, ev as ve ykseklie bal olarak, zemin ktlelerinin yerekimi kuvveti etkisi altnda kaymas tehlikesi mevcuttur. Tabii evlerde, kaz kenarlarnda ve dolgu evlerinde kaymalarn meydana gelmesinin nlenmesi mhendislerin en karmak ve zor problemlerinden birini oluturmaktadr. Kaz ve dolgularda gvenli ev asnn ve yksekliinin seilebilmesi ve tabii evlerin kaymaya kar gvenlik katsaylarnn belirlenebilmesi iin zeminlerin ksa ve uzun sreli kayma mukavemetlerinin ve muhtemel kayma yzeyinin saptanmas gerekli olmaktadr. Aadaki ekillerde doal ev kaymasnn ematik ve fotoraflar sunulmutur.

Doal ev kaymasnn (Heyelan) ematik gsterimi

Doal ev kaymasnn grnts

Yapay evin (yol yarmas) grntsstinat Yaplarnda Gzlenen ProblemlerKaz ve dolgu evlerin uzun sre tutunabilmesi iin zemin ktlesinin nne bir istinat yapsnn yerletirilmesi gerekmektedir. Ayrca baz durumlarda tabii evlerin nnde ve liman yaplarnda istinat yaplar kullanlmaktadr. Yaygn olarak kullanlan istinat yaplar arasnda (kagir ve betonarme), palplanlar, yerinde dkme kazklar saylabilir. Bu yaplarn tasarm iin yap arkasndaki zemin ktlesinden gelecek basnlarn ve kaz taban seviyesi altndaki zeminlerin mukavemet ve skabilirlik zelliklerinin belirlenmesi gerekmektedir. stinat yapsnn gvenlii (ve dolaysyla arkasndaki zemin kitlesiyle zerinde yer alan yaplarn gvenlii) zemin zelliklerinin salkl olarak saptanmas durumunda saptanabilmektedir. Aadaki ekillerde istinat yaplarnn ematik grnm ve iyi tasarlanmam istinat yaplarnda gzlenen yenilmeler grlmektedir.

stinat yaplarnn trleri a. Arlk duvarlar, b. Kazk duvarlar, c. Konsol duvar d. Ankraj Duvar

Yapay evlerin ve istinat yaplarn kaymasnn grnts

Yapay evlerin ve istinat yaplarn kaymasnn grnts5.3. Zeminlerin naat Malzemesi Olarak Kullanlmas Halinde Karlalan Problemlerlk alardan beri insanlar binalarn, ulam sistemlerinin, su toplama ve depolama yaplarnn inasnda zeminleri inaat malzemesi olarak kullanmlardr. Bugn iinde karayollar ve havaalanlar kaplamalar altnda, su seddeleri ve toprak barajlarn inasnda birok inaat mhendislii projesinde zeminler dorudan inaat malzemesi olarak yaygn olarak kullanlmaktadr. Zeminlerin inaat malzemesi olarak kullanlmasnda yapnn amacna uygun malzemenin seilmesi, zeminin usulne uygun olarak yerletirilmesi ve sktrlmas gibi hususlara dikkat etmek gerekmektedir. rnein su tutan barajlarda esas ama suyun yap arkasnda depolanmas olduuna gre zeminin su geirgenliinin dk olmas gerekmektedir. Dier taraftan, yksek barajlarn inasnda ekonomik kesitler elde edebilmek iin mukavemeti yksek malzemeler kullanlmas gerekmektedir. Birbiriyle elikili bu amalarn salanabilmesi iin barajn ekirdek ksm ve evlerin ayr cins zeminlerden ina edilmelidir. Gerek zemin yaplarnda gerekse, gerekse kaplama ve temel alt dolgularnda zemin mukavemeti ve skabilirlii zeminin yerleim skl ile dorudan ilikili olmaldr. Dolaysyla, toprak dolgularn usulne gre sktrlarak yerletirilmesi ve inaatta kullanlacak zeminlerin sktrlabilme (kompaksiyon) zelliklerinin incelenmesi gerekmektedir. Aadaki grntlerde uygun koullarda sktrlmayan zemin malzemesinin neden olduu sorunlar grlmektedir.

Yklan baz barajlardan grntler

Yklan baz barajlardan grntler5.4. Yeralt Yaplarnda Karlalan ProblemlerZemin tabakalar iine gml yaplarn tasarm ve inas iin arazide zeminlerin zelliklerinin davran biimlerinin belirlenmesi gerekmektedir. Zeminler iinde alan tnellerin durayll ve tnel kaplamasna gelecek toprak basnlarnn hesab, zemin iine gml su borular ve depolar gibi yaplarna ve bodrum duvarlarna gelecek basnlarn hesab, zeminlerle ilgili problemlerden bir ksmn oluturmaktadr. Yer alt yaplarnn tasarm hesaplar srasnda zeminle ilgili zelliklerin dikkate alnmas gerekmektedir. Aadaki grntlerde zemin koullar dikkate alnmadan yaplan yer alt yaplarnn nasl zarar grd sunulmutur.

Zarar gren baz yer alt boru hatlar, tneller vs.

Zarar gren tnel grnts

Zarar gren boru hattnn grnts