Zeminin Mekanik İncelenmesi
Bir zemin kütlesi katı daneler ve bunların arasındaki boşluklardan oluşmaktadır. Boşluklar ise tamamen veya kısmen su ile dolu olabilmektedir. Dolayısıyla, zeminler üç değişik fazda (katı, sıvı, gaz) malzemenin bir arada bulunduğu bir sistem oluşturmaktadır. Daha önce incelenen dane özellikleri (boyutları,biçimleri, minerolojik yapıları, vb.) yanında, katı, sıvı ve gaz kısımlarının birbirine göre konumları (zeminin iç yapısı) da, zeminlerin mühendislik özellikleri üzerinde çok etkili olmaktadır. Bu bölümde, zeminlerin bu kütlesel özellikleri incelenecektir.
Şekil 2’de bir zemin kütlesi şematik olarak gösterilmiştir. (tabii zeminlerin gerçek bünyesel görünüşü genellikle çok daha karmaşık olmaktadır.) Zeminlerin bazı kütlesel özelliklerini tanımlamak için, zemini oluşturan katı, sıvı, gaz kısımların birbirinden ayrı üç parça oluşturduğunu kabul edelim. (şekil 2b) şekil 2b’de gösterildiği gibi katı, sıvı ve hava kısımlarının kütle ve hacimleri, sırasıyla, Ma, Mw, Ms ve Va, Vw, Vs ile ifade edilirse boşlukların toplam hacmi Vb= Va + Vw olmaktadır.
Şekil 20: Zemin Prizması
Zeminin toplam kütlesini M ve toplam hacmini de V ile göstererek aşağıdaki toplamaları yapabiliriz.
Su Muhtevası = w =
Boşluk Oranı = e =
Parazite = n =
Danelerin Yoğunluğu = ps =
Zeminin Toplam (tabii) Yoğunluğu = p =
Zeminin Kuru Yoğunluğu = pk= =
Suya Doygunluk Derecesi = s =
Yukarıda tanımlanan yoğunlukların yer çekimi ivmesi (g) ile çarpımı birim hacim ağırlıkları vermektedir. (örneğin, γs = p s . g ve γ = p . g ) Zeminin tamamen suya doygun olması durumunda (S = %100) bütün boşluklar su ile dolu olduğu için Va = 0 ve Vb = Vw olacaktır. Bu durumda;
Mk + Vb . Pw
Zeminin Suya Doygunluk Yoğunluğu =
V
Yer altı su seviyesi altında, suyun kaldırma kuvveti etkisi göz önüne alınarak;
Zeminin su altında yoğunluğu = pA = (pd - pw) şeklinde tanımlanabilir.
Yukarıda tanımlanan kütle özellikleri zemin içindeki katı, su ve hava kısımlarının birbirine göre değişik hacimsel veya kütle oranlarını ifade etmektedir ve bunların hepsi birbirinden bağımsız değildir. Aralarındaki ilişkileri belirtmek için şekil 3’deki gösterilen şemaları kullanabiliriz. |