<link rel="stylesheet" id="bwg_fonts-css" href="https://santiyede.com/wp-content/plugins/photo-gallery/css/bwg-fonts/fonts.css?ver=0.0.1" type="text/css" media="all">

Zeminde Sıvılaşma Nedir? Zemin Sıvılaşmasında Önemli Faktörler

Tanım

Zeminde sıvılaşma, doymuş veya kısmen doymuş yeraltı tabakasının taşıma kapasitesi ve mukavemetini kaybederek zeminin katı durumdan viskoz sıvı durumuna geçmesi halidir.



Zeminde Sıvılaşma

Bir yapıyı inşaa etmeden dikkat edilmesi gereken en önemli husus yapının yapılacağı zeminin özellikleridir. Geoteknik mühendisliği uygulama alanına giren zemin etüdleri ve devamında sahadan alınan örnekler ve yapılan çalışmalar neticesinde elde edilen sonuçların analizi, zeminin tipini, özelliklerini ve farklı yüklemeler hakkında zeminin ne tür davranışlar sergileyeceğini anlamamızı sağlar. Yapılan bu teknik değerlendirmeler binanın veya herhangi bir mühendislik yapısının o bölgeye inşasının uygun olup olmadığı konusunda, eğer uygunsa hangi yöntemler ve zemin iyileştirme teknikleri sayesinde o bölgeyi yapılaşmaya uygun hale getireceğimiz hususunda karar verebilmemizi sağlar. İnsan hayatını önceleyen inşaat mühendisliği bilim dalının alt dallarından biri olan geoteknik mühendisliğinin çalışmaları bizlere bu konuda yön verir. Günlük hayatta her zaman karşımıza çıkan bir problem olmasa da, zaman zaman belli şartlar altında ortaya çıkan zeminde sıvılaşma (ing: soil liquafaction)  bir yapının göçmesine ya da yan yatmasına neden çok önemli bir durumdur.

zeminde sıvılaşma nedir

Zeminde sıvılaşma nedir?

Sıvılaşmanın Tarihçesi

Zemin mekaniğinde “sıvılaştırılmış”, “sıvılaşmış” anlamlarına gelen “liquified” terimi ilk defa 1918’de Kaliforniya’da Caleveras barajında yaşanan göçme sonucunda Allen Hazen tarafından tanımlanmıştır. Allen Hazen sıvılaşmanın tanımını şöyle yapmıştır;  Doymuş veya kısmen doymuş bir zeminin, uygulanan bir gerilim, deprem sarsıntısı veya stres koşulundaki diğer ani değişiklikler sonucunda bir sıvı gibi davranması ve büyük ölçüde mukavemetini ve sertliğini kaybettiği durum “Zemin Sıvılaşması” olarak adlandırılır.

Arthur Casagrande 1936 yılında yaptığı deneyler sonucunda zeminde sıvılaşmayı kritik boşluk oranı ile açıklamıştır. Casagrande zemin daneleri arasındaki boşluk oranına dikkat çekmiştir. Bir zeminin boşluk oranının kritik boşluk oranından küçük olması o boşluğun deprem sırasında hacminin azalacağı anlamına gelir. Eğer zemin drene olamaz ise boşluk suyu basıncı yükselir ve sıvılaşmaya sebep olur demiştir.



Zemin Sıvılaşmasında Önemli Faktörler

Sıvılaşmada esas unsur boşluk suyu basıncıdır. Statik durumda yani zemine dışardan herhangi ekstra bir etki olmadığında konsolidasyon normal bir şekilde gerçekleşir. Zemin konsolide olurken drenaj serbest olarak gerçekleşir. Yani yapıdan gelen düşey yük altında tanecikler arasındaki boşluklarda bulunan su serbest bir şekilde drene olur.

Ancak zeminin tanecikli yapısı kumdan silte doğru geçiş yaptıkça boşluk suyu serbest bir şekilde drene olamaz ve sıvılaşma riski artar. Su serbest bir şekilde drene olamaz ise boşluk suyu basıncı düşeyden gelen basınca eşit olur ve üstteki yapı adeta yüzer konuma gelir.

Deprem sırasında zeminde sıvılaşma sıkça görülen bir durumdur. Bu durumun ortaya çıkması için belli şartlar oluşması gerekmektedir. Deprem sırasında zemine etkiyen yanal kuvvetler suya doymuş olan zemindeki taneciklerin dağılım düzenini değiştirir. İlk durumda tanecikler arasında az boşluk bulunur, birbirine temas eder ve bu sürtünme etkisi ile üstten gelen basıncı zemin taşır.

Lakin, deprem etkisiyle yer değiştiren taneler artık birbirine temas etmez ve su içinde yüzer konuma gelir. Ani bir etki ile boşluklardaki su hızlı bir şekilde kaçamaz. Sürtünme kuvveti ya da diğer bir değişle kayma mukavemeti olmayan zemin direncini yitirir ve adeta bir viskoz sıvı gibi davranmaya başlar. Bu da yapının  zeminin içine doğru hareketine,  yan yatmasına, ciddi oturmalara ya da yapının ötelenmesine sebebiyet verir.

Tarihte buna verilebilecek en iyi örneklerden bir tanesi 1964’te Japonyada meydana gelen Niigata depremidir. Deprem sonucunda çok sayıda binada yüksek oranda dönmeler meydana gelmiştir. Ülkemizde ise buna verilebilecek en iyi örnek 17 Ağustos Gölcük depremidir. Depremin etkisiyle bazı yapılar zeminin içine doğru hareket ederken bazıları ise devrilmiştir. O ana kadar zemin mekaniğinin önemi anlaşılamamıştır ve bunun sonuçlarına tüm Türkiye katlanmak zorunda kalmıştır.

Tabi ki zeminde sıvılaşmanın tek sebebi deprem  değildir. Sıvılaşma sınırına yakın olan bir zemine dışardan önemsenmeyecek gibi görünen bir etki yapılsa dahi zemin sıvılaşması kaçınılmaz olabilir. Bu dışardan yapılan herhangi bir yapay titreşim,  veya zeminde yapılan bir kazı çalışması bile olabilir. Bunlarda olduğu gibi basit görünen etkilerin bile sıvılaşmaya sebebiyet verdiği göz önünde bulundurulursa risk taşıyan bölgelerdeki zemin testinin çok titizlikle yapılması ve analiz edilmesi gerekir.

Zeminde sıvılaşma nasıl oluşur

Zeminde sıvılaşma nasıl oluşur

Sıvılaşmaya neden olan bazı önemli etmenler şu şekilde sıralanabilir:

  • Tanecikler arasındaki boşluk oranı.
  • Suyun etkisiyle tanecikler arasındaki sürtünme gerilmesinin sıfıra inmesi ve bunun sonucunda zeminin mukavemetini yitirmesi.
  • Yeraltı suyu seviyesinin yüksek olması. 0-10 m veya 10 m -20 m arasında olması.
  • Zeminin tanecikli yapısının çok ince yani silt-kil yapısında olması.
  • İnşaat bölgesinin deprem riski taşıması.
  • Depremin şiddeti ve etki süresi. 

Zeminde sıvılaşmayı önlemek için neler yapılabilir?

Bunun için alınabilecek önlemlerin başında zemin enjeksiyonu gelir. Bu yöntem ile zemin daneleri arasındaki boşlukların doldurulması ve buralara suyun girişinin engellenmesi amaçlanır. Kimyasal madde zemine enjekte edildiğinde şişer ve boşlukları doldurur. Suya karşı bir direnç sağlar. Bunun sonucunda zemin daha sıkı bir hale gelir ve yük taşıyacak mukavemete sahip olur.

Zeminlerde sıvılaşma riskinin tayini önemlidir;

Bunun için yapılacak en önce şey zeminin yapısının  bir takım arazi deneyleri ile belirlemektir. SPT, CPT testleri zeminin yapısı açısından kapsamlı sonuçlar elde etmemizi sağlar. Bu testlerden elde edilen sonuçlar neticesinde zeminde sıvılaşma riski olup olmadığı anlaşılabilir.

 

 

 



Paylaşmak Güzeldir

Cevap Bırakın