Dolgu altındaki killi zeminlerin permeabilite karakteristiklerinin belirlenmesi

Abstract

Geoteknik mühendisliğinde permeabilite zeminlerin en temel özelliklerinden birisidir. Mühendislik pratiğinde ortaya çıkan problemlerin bir çoğu zemin davranışında oldukça baskın bir faktör olan permeabilite katsayısının tasarımcı tarafından yeterince dikkate alınmamasından kaynaklanmaktadır. Permeabilitenin zeminlerin en temel özelliklerinden birisi olması, mühendislik tasarımlarında önemli ve büyüyen bir problem haline gelmesi yakın zamanda permeabilitenin de killerin mekanik davranışları kadar yoğun bir şekilde incelenmesi gerekliliğini getirmiştir. Permeabilitenin mühendislik tasarımlarında önemli bir rol oynadığı ve anahtar bir eleman olarak göz önünde bulundurulduğu geoteknik problemlerden birisi de kademeli olarak inşa edilen dolgular altında yer alan yumuşak zeminlerin konsolidasyon davranışının araştırılmasıdır. Bu davranışın araştırılmasında temel zemininin dolgu inşaatına başlanmadan önceki yatay ve düşey permeabilite katsayısının ve inşaat sırasında meydana gelecek değişimlerin bilinmesi ve göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Bu çalışmada dolgu altında yer alan yumuşak zeminlerin permeabilite karakteristiklerinin belirlenmesi amacı ile yüksek sıkışabilirliğe ve zayıf taşıma gücüne sahip Alibey barajı temel zemininin kademeli dolgu inşaatı sırasında yatay ve düşey permeabilite katsayılarındaki değişimi laboratuvarda deneysel çalışmalarla belirlenmeye çalışılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar, Kılıç (2000) tarafından Alibey barajı temel zemininin aşamalı dolgu inşaatı sırasındaki davranışını modellemek için gerçekleştirilen gerilme-şekil değiştirme-konsolidasyon analizi çalışmalarında kullanılan temel zeminine ait permeabilite parametreleri ile karşılaştırılmıştır. Araziden alınan örselenmiş numuneler bulamaç halinde hazırlanarak klasik permeabilite deney düzeneklerinden farklı bir deney sistemi olan Rowe hücresinde arazi başlangıç gerilmesine kadar konsolide edilmiş ve yine aynı deney sisteminde nümerik analizden belirlenmiş arazide kademeli dolgu altında etkiyecek olan efektif asal gerilmeler altında düşey ve yatay permeabilite deneyleri gerçekleştirilmiştir. Yatay permeabilite deneylerinde düşey permeabilite deneylerinden farklı olarak numune ortasına yerleştirilen bir kum dren vasıtası ile numune içerisinde radyal akım oluşturulmuş ve yatay permeabilite katsayısı belirlenmiştir. Yapılan yatay ve düşey permeabilite deneyleri sonucunda temel zemininin permeabilitesinin boşluk oranı ile olan değişiminin çeşitli araştırmacılar tarafından önerilen ilişkiler ile uyumlu olduğu görülmüş ve böylece Kılıç (2000) tarafından nümerik analizlerde kabul edilen lineer e-log k ilişkisi hem yatay, hem de düşey permeabilite değişimi için deneysel olarak doğrulanmıştır. Permeabilitenin değişimini gösteren Ck parametresinin değeri ise Kılıç (2000) tarafından kabul edilen değerden daha düşük olarak belirlenmiştir. Yapılan çalışma bu tür deneysel çalışmaların, özellikle permeabilite anizotropisi açısından, örselenmemiş numuneler üzerinde gerçekleştirilmesinin daha faydalı ve gerçekçi olacağını göstermiştir. Ayrıca, permeabilite ile ilgili parametrelerin belirlenmesi için yapılacak araştırmaların laboratuvarda farklı deney düzeneklerinde yapılacak deneylerle ve arazide yerinde yapılacak permeabilite deneyleri ile desteklenmesinin ve sonuçlarının karşılaştırılması ile daha doğru ve gerçekçi sonuçlara ulaşılacağı düşünülmektedir. Bununla birlikte Rowe hücresinde gerçekleştirilen permeabilite deneylerinin, özellikle yatay permeabilitenin laboratuvarda direkt olarak belirlenebilme kolaylığı açısından oldukça iyi bir deney tekniği olduğu düşünülmektedir.