İzmir Yöresine ait dört zemin örneğinin malzeme özellikleri ve katı atık alanlarında bariyer zemin olarak kullanılabilirliğinin araştırılması

DOKUZ EYLÜL ÜNĠVERSĠTESĠ

FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

ĠZMĠR YÖRESĠNE AĠT DÖRT ZEMĠN

ÖRNEĞĠNĠN MALZEME ÖZELLĠKLERĠ VE

KATI ATIK ALANLARINDA BARĠYER ZEMĠN

OLARAK KULLANILABĠLĠRLĠĞĠNĠN

ARAġTIRILMASI

Nurcihan TAġKIN

Mart, 2011 ĠZMĠR

ĠZMĠR YÖRESĠNE AĠT DÖRT ZEMĠN

ÖRNEĞĠNĠN MALZEME ÖZELLĠKLERĠ VE

KATI ATIK ALANLARINDA BARĠYER ZEMĠN

OLARAK KULLANILABĠLĠRLĠĞĠNĠN

ARAġTIRILMASI

Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi

Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Uygulamalı Jeoloji Anabilim Dalı

Nurcihan TAġKIN

Mart, 2011 ĠZMĠR

NUnCiffnN

TA$KIN,

tarafindan PROF. DR.

NECpnf

fUnf

ydnetiminde

hazrrtanan

_"izpriR

y0nnsinn

.tir

DORT

znnnix

OnNnGNix

wt^tr,znnnn

Oznllirr,nni vE KATI ATIK

ALANLARTNDA

n^l,niyrn

znnalN

oLARAK

KULLAT[L.q.niLiRLiCiNiN

ARAgTIRTLMASI,

baphkh tez

tanfrmtzdan okunmu;, kapsamr ve niteli$i agrsmdan bir Ytiksek Lisans tezi olarak kabul edilmiqtir.

Prof. Dr. Necdet TURK

Ydnetici

$*,**{

I

t

I

Prof. Dr.

tuif

_$. KAYALAR Dog. Dl,

r- . t''r

Jun uyesl Jtiri Uyesi

Fen Bilimleri Enstitiisii \

iii

Bu tezin tasarlanıp hazırlanmasında bilgi, tecrübe ve desteklerini benden esirgemeyen çok değerli hocam sayın Prof. Dr. Necdet TÜRK’ e saygı ve teĢekkürlerimi sunarım.

Tez çalıĢmamdaki emekleri ve manevi destekleri nedeniyle Prof. Dr. Burhan ERDOĞAN’ a…

Arazi çalıĢmalarım sırasında yardımlarını gördüğüm hocalarım Doç. Dr. Celalettin ġĠMġEK’ e ve Yard. Doç. Dr. Ġsmail IġINTEK’ e…

ÇalıĢmalarımın her aĢamasında bana destek olan ve yardımlarını esirgemeyen, Dr. Cihan Taylan AKDAĞ’ a, Dr. Altuğ HASÖZBEK’ e, Jeoloji Yüksek Mühendisi Bilge ARSLANTAġ’ a ve AraĢ. Gör. Hakan ELÇĠ’ ye…

Tezimin hazırlanması sırasında manevi desteğini esirgemeyen Elektrik Mühendisi Serkan LEVENTOĞLU’ na….

Laboratuar çalıĢmalarım sırasında yardımlarını gördüğüm DSĠ Kalite Kontrol ve Laboratuar ġube Müdürü Jeoloji Mühendisi Özcan ORHUN’ a ve Jeoloji Mühendisi Dr. Dilek YAMAN’ a, Torbalı Meslek Yüksekokulu çalıĢanlarına ve öğrencilerine...

Tüm yaĢantım boyunca bana maddi ve manevi hiçbir yardımı esirgemeyen ve beni her konuda destekleyen babam Selim TAġKIN’ a, annem Henife TAġKIN’ a, ablam Neslihan TAġKIN MADRĠGAL’ a, eniĢtem Alfonso John MADRĠGAL FLETCHER’ a ve yeğenim Keira Defne MADRĠGAL TAġKIN’ a sonsuz teĢekkürler...

iv

OLARAK KULLANILABĠLĠRLĠĞĠNĠN ARAġTIRILMASI ÖZ

Türkiye’nin üçüncü büyük ili olan Ġzmir, sürekli göç alması nedeniyle nüfusu artan ve buna bağlı olarak üretim-tüketim miktarının hızla arttığı bir Metropol Ģehrine dönüĢmüĢtür. Tüketimin artmasıyla birlikte çöp üretimi artmıĢ ve oluĢan bu katı atıkların geliĢigüzel depolanmasının sebep olduğu yer altı suyu kirlenmesi, koku kirliliği ve görüntü kirliliğini önlemek amacıyla düzenli katı atık depolama sahaları yapılması gerektiği gündeme gelmiĢtir. Ancak, Ģehrin katı atık depolaması için uygun zemin ve bölgesel Ģartlarını sağlayan alanlar oldukça kısıtlıdır. Zemin açısından uygun olan bölgeler Ģehir merkezine yakındır. ġehir sınırları içerisinde akarsu ve mevsimlik derelerin yoğunluğu yer seçimini zorlaĢtırmaktadır. Bu nedenle Ģehir merkezine uygun mesafedeki boĢ alanların zemin iyileĢtirme yöntemleri kullanılarak katı atık depolama alanları olarak oluĢturulması zorunlu hale gelmiĢtir.

Bu tez kapsamında, çevre koĢullarını sağlayan ancak zemin geçirimliliği uygun olmayan bölgelerde, Ġzmir Ġli içinde ve yakın çevresinde bulunan örneklerin bariyer zemin olarak kullanılarak geçirimliliğin düĢürülmesi ve bu sayede de uygun bölgenin depolama alanı olarak kullanılabilirliği araĢtırılmıĢtır. Bu kapsamda Ġzmir ġehri sınırları içinde ve yakın çevresinde bulunan 4 farklı bölgeden (Bornova, Buca, Torbalı ve Turgutlu) numuneler alınmıĢ ve indeks özellikleri belirlendikten sonra kompaksiyon, serbest basınç direnci, metilen mavisi, iğne deliği ve dağılma deneyleri yapılmıĢtır. Kimyasal analiz, SEM ve XRD deneyleri ile diğer deneyler desteklenmiĢtir.

v

FOR WASTE STORAGE BARRIER USE ABSTRACT

Izmir, the third largest province of Turkey turned into a metropolitan city due to its population growth by continuous migration, and consequently rapidly increasing production-consumption. With the increasing consumption, the waste production has increased and in order to prevent ground water contamination, smell pollution and visual pollution caused by this formed solid waste, constructing regular solid waste landfills has been noted. However, according to the background and regional conditions of the city, its solid waste storage areas are very limited. Appropriate areas in terms of ground is close to the town center. The density of seasonal streams and rivers within the city makes more difficult to choose the area. Therefore, the open spaces with the appropriate distance from the city center by using ground improvement methods are required to create storage areas.

In this study samples located in Izmir area were investigated to use as a barrier ground at the waste storage areas with an improper ground permeability. In this context, in Izmir and its near surroundings samples were taken from four different regions (Torbalı, Turgutlu, Buca Bornova). After determining the index properties, compaction, unconfined compression strength, methylen blue, pinhole and dispersibility tests were performed. They were supported by chemical analysis, SEM and XRD.

ĠÇĠNDEKĠLER

Sayfa

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ SINAV SONUÇ FORMU ... ii

TEġEKKÜR ... iii ÖZ ... iv ABSTRACT ... v BÖLÜM BĠR- GĠRĠġ ... 1 1.1 GiriĢ ... 1 1.2 ÇalıĢma Alanı ... 1 1.3 Amaç ... 5 1.4 ÇalıĢma Yöntemleri ... 7 1.4.1 Literatür ÇalıĢması... 7 1.4.2 Arazi ÇalıĢması ... 7 1.4.3 Laboratuar ÇalıĢması ... 8 1.4.4 Büro ÇalıĢması... 9 BÖLÜM ĠKĠ – ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR ... 10 2.1 GiriĢ ... 10 2.2 Genel Jeoloji ... 10

2.2.1 Bornova Civarının Jeolojisi ... 10

2.2.2 Buca Civarının Jeolojisi ... 12

2.2.3 Torbalı Civarının Jeolojisi ... 14

2.2.4 Turgutlu Civarının Jeolojisi ... 16

7

3.1 GiriĢ ... 19

3.2 Elek Analizi Deneyi ... 19

3.3 Hidrometre Deneyi ... 21

3.4 Kıvam Limitleri Deneyi ... 22

3.4.1 Likit Limit Deneyi ... 22

3.4.2 Plastik Limit Deneyi ... 24

3.4.3 Rötre Limit Deneyi ... 25

3.5 Özgül Ağırlık ... 26

3.6 Kompaksiyon Deneyi ... 27

3.7 Permeabilite ... 28

3.8 Kesme Kutusu Deneyi ... 29

3.9 Serbest Basınç Deneyi ... 33

3.10 Konsolidasyon Deneyi ... 34

3.11 Ġğne Deliği ve Dağılma Deneyi ... 37

3.12 Metilen Mavisi Deneyi ... 39

3.13 Kimyasal Analiz ... 41

3.14 XRD ve SEM Analizleri ... 42

BÖLÜM DÖRT - DEĞERLENDĠRME ... 47

4.1 GiriĢ ... 47

4.2 Dane Çapı Dağılımı Değerlendirmesi ... 47

4.3 Özgül Ağırlık Değerlendirmesi ... 50

4.4 Rötre Limitli Değerlendirmesi ... 50

4.5 Killerin Aktivitesi ... 51

4.6 Kompaksiyon Deneyi Değerlendirmesi ... 52

4.7 Permeabilite Deneyi Değerlendirmesi ... 54

4.8 Kesme Kutusu Deneyi Deneyi Değerlendirmesi ... 55

4.9 Serbest Basınç Dayanımı Değerlendirmesi ... 56

8

4.12 Metilen Mavisi Deneyi Sonuçlarının Değerlendirmesi ... 60

4.13 Kimyasal Analiz, XRD ve SEM Sonuçlarının Değerlendirilmesi ... 61

BÖLÜM BEġ–SONUÇLAR ... 68

KAYNAKLAR ... 73

1 BÖLÜM BİR

GİRİŞ 1.1 Giriş

Bu çalışma, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Bölümü Uygulamalı Jeoloji Anabilim Dalında Yüksek Lisans Tezi olarak hazırlanmıştır. Çalışma kapsamında Bornova, Buca, Torbalı ve Turgutlu bölgelerinden alınan örneklere deneyler yapılmış ve bu numunelerin atık depolama sahalarında bariyer zemin olarak kullanılabilirliği tartışılmıştır.

1.2 Çalışma Alanı

Çalışma alanları, İzmir ili içerisinde, Bornova (L18b01a- L18B1), Buca (L18a15d-L18A3), Torbalı (L18b23d- L18B4) ve İzmir’ in yakın çevresindeki Turgutlu (L19a04c- L19A2) ilçelerini kapsamaktadır. Örnekleme alanlarını gösteren yer bulduru haritası Şekil 1.1’ de verilmektedir. Örnekler alındıkları bölgelerin isimleri verilerek Bornova, Buca, Torbalı, Turgutlu örnekleri şeklinde isimlendirilmiştir.

Bornova ve Buca örnekleme alanı eski kil ocakları olup, halen kullanıma kapatılmıştır (Şekil 1.2, 1.3). Şimşek ve Filiz (2005) Torbalı örnekleme alanı zeminini atık depolama alanı olarak kullanımını uygun bulmuş, ancak bu öneri çevredeki zeytin ağaçlarının varlığı nedeniyle uygun görülmemiştir (Şekil 1.4). Turgutlu örnekleme alanı halen düzensiz atık depolama alanı olarak kullanılmaktadır (Şekil 1.5).

2 Şekil 1.1 Yer bulduru haritası

Şekil 1.2 Bornova örnekleme alanından bir görüntü (Koordinat: x: 4259765, y: 521864; Bakış yönü: K)

Şekil 1.3 Buca örnekleme alanından bir görüntü (Koordinat: x: 4245796, y: 517623; Bakış yönü: KB)

Şekil 1.4 Torbalı örnekleme alanından bir görüntü (Koordinat: x: 4233474, y: 531673; Bakış yönü: KD)

Şekil 1.5 Turgutlu örnekleme bölgesi, düzensiz atık depolama alanı görüntüsü (Koordinat: x: 4258151, y: 560660; Bakış Yönü: KD)

1.3 Amaç

Nüfus artışı, şehirleşme ile birlikte artan tüketim sonucu açığa çıkan çeşitli atıkların bertaraf edilmesi gün geçtikçe zorlaşmaktadır. Gelişi güzel depolama sonucu çevre ve su kirliği meydana gelmekte, bu durum insan sağlığını olumsuz etkilemektedir. Özellikle büyük ve orta boyutlu şehirlerde şehir merkezlerinin büyümesi nedeniyle var olan depolama alanları insan yaşam alanlarına yakınlaşmaktadır. Bu da yerleşim alanlarından uzakta yeni depolama alanlarının ihtiyacını artırmaktadır.

Düzenli depolama tesisleri aşağıdaki şekilde sınıflandırılır (Katı atık yönetmeliği, 2010):

a) I. sınıf düzenli depolama tesisi: Tehlikeli atıkların depolanması için gereken altyapıya sahip tesis.

b) II. sınıf düzenli depolama tesisi: Belediye atıkları ile tehlikesiz atıkların depolanması için gereken altyapıya sahip tesis.

c) III. sınıf düzenli depolama tesisi: İnert atıkların depolanması için gereken altyapıya sahip tesis.

Çevre ve Orman Bakanlığı’nın resmi gazetede yayınlanmış olan Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği’ ne (2010) göre düzenli depolama tesis sınırlarının yerleşim birimlerine uzaklığı; I. sınıf düzenli depolama tesisleri için en az bir kilometre, II. sınıf ve III. sınıf düzenli depolama tesisleri için ise en az iki yüz elli metre olmak zorundadır.Yönetmeliğe göre düzenli depolama tesisinin yer seçiminde;

 Düzenli depolama tesisinin hava ulaşım güvenliğini etkileyip etkilemediği,  Orman alanları, ağaçlandırma alanları, yaban hayatı ve bitki örtüsünün

korunması gibi özel amaçlarla koruma altına alınmış alanlara uzaklığı,

 Bölgede bulunan yeraltı ve yüzeysel su kaynakları ve koruma havzalarının durumu, yeraltı su seviyesi ve yeraltı suyu akış yönleri,

 Sahanın topografik, jeolojik, jeomorfolojik, jeoteknik ve hidrojeolojik durumu,

 Taşkın, heyelan, çığ, erozyon ve yüksek deprem riski,  Hâkim rüzgâr yönü ve yağış durumu,

 Doğal veya kültürel miras durumu dikkate alınır.

Ayrıca sahada akaryakıt, gaz ve içme-kullanma suyu naklinde kullanılan boru hatları, yüksek gerilim hatları bulunamaz.

Katı atık depo sahalarında çevre kirliliği açısından en önemli problem sızıntı suyudur. Düzenli depolama tesisinin tabanı ve yan yüzeylerinde, sızıntı suyunun yeraltı suyuna karışmasını önleyecek şekilde bir geçirimsizlik tabakası oluşturulur. Bunun için kil veya eşdeğeri malzemeden oluşturulmuş geçirimsizlik tabakası serilir. Geçirimsizlik tabakasının fiziksel, kimyasal, mekanik ve hidrolik özellikleri depolama tesisinin toprak ve yeraltı suları için oluşturacağı potansiyel riskleri önleyecek nitelikte olmak zorundadır.

Düzenli depolama tesisi sınıflarına göre depo tabanının asgari geçirgenlik ve kalınlık özelliklerin Tablo 1.1’ de verilmiştir.

Tablo 1.1 Düzenli katı atık depolama tesislerinin asgari geçirgenlik ve kalınlık değerleri (Katı atık kontrol yönetmeliği, 2010)

Depolama Tesisi Sınıfı Geçirgenlik, k (m/sn) Kalınlık

I. sınıf düzenli depolama tesisi ≤ 1,0 x 10-9 ≥ 5 m veya eşdeğeri II. sınıf düzenli depolama tesisi ≤ 1,0 x 10-9 ≥ 1 m veya eşdeğeri III. sınıf düzenli depolama tesisi 1,0 x 10-7 ≥ 1 m veya eşdeğeri

Jeolojik geçirimsizlik tabakasının belirtilen koşulları doğal olarak sağlanmaması halinde; geçirimsiz tabaka yapay olarak oluşturulur ve jeomembran kullanılarak güçlendirilir. Yapay olarak hazırlanan geçirimsizlik malzemeleri teknik özellik bakımından Türk Standartları Enstitüsü TS EN 13257standartlarına uygun olmalıdır.

Geçirimsiz mineral malzeme ile yapay olarak oluşturulacak geçirimsizlik tabakasının toplam kalınlığı 0,5 metreden az olamaz. Her türlü kirletici parametreyi ihtiva eden sızıntı suyu, kontrol altına alınmadığında yer altı ve yüzeysel su

kaynaklarını kirletmektedir. Sızıntı suyunun bu olumsuz etkisini önlemek için depo sahasının tabanı geçirimsiz hale getirilir.

Bu çalışmada, yukarıdaki parametreler göz önünde bulundurularak, yeni oluşturulacak düzenli katı atık depolama sahalarında ve mevcut depolama alanlarının ıslahında kullanılmak üzere İzmir ili içerisinde ve yakın çevresindeki Neojen yaşlı killerin özellikleri araştırılmıştır. Bu tez, geçirimsiz tabaka oluşturmak üzere seçilen örneklerin fiziksel ve mekanik özellikleri karşılaştırılarak, bariyer olma açısından incelenen killerden en uygun kilin belirlenmesi amaçlanmaktadır.

1.4 Çalışma Yöntemleri

İzmir ili ve yakın çevresindeki zemin örneklerinin jeoteknik incelemesini kapsayan bu tez, literatür ve kaynak taramasını kapsayan büro çalışmasıyla başlamış, arazi çalışmaları ve laboratuar çalışmalarıyla devam ederek, elde edilen sonuçların değerlendirilmesi ve tez yazımı için büro çalışmalarıyla sonlandırılmıştır.

1.4.1 Literatür Çalışması

Literatür çalışması kapsamında genel anlamda İzmir ili ve çevresi jeolojisi hakkında makale ve tez araştırmaları taranmıştır. Buna ek olarak ana konu olan katı atık depolama yer seçimi kriterleri ve daha önce yapılmış çalışmalar gözden geçirilmiştir. Zeminlerin genel özellikleri ve bariyer zemin olarak kullanılabilirliği üzerine kaynak araştırılması yapılmıştır.

1.4.2 Arazi Çalışması

Arazi çalışmaları örnekleme bölgelerinden numune almaya yönelik olup, belirlenmiş alanların genel özelliklerini yansıtacak şekilde örselenmiş numune alınarak gerçekleştirilmiştir. Laboratuar çalışmalarında kullanılmak üzere alınan numunelerin fiziksel ve mekanik özellikleri Dokuz Eylül Üniversitesi Torbalı Meslek Yüksekokulu Zemin Mekaniği laboratuarında yapılan deneylerle belirlenmiştir.

1.4.3 Laboratuar Çalışması

Zemin örneklerinin jeoteknik özelliklerini belirlemek amacıyla seçilen numunelerin bir kısmı 110±5 ºC derecede bir kısmı ise oda sıcaklığında kurutulmuştur. Numuneler plastik tokmak ile dane çapları bozulmayacak şekilde danelerine ayrılmıştır (Şekil 1.6). ASTM (The American Society for Testing and Materials) ve TS (Türk Standartları Enstitüsü) standartlarına uygun olarak, yıkamalı elek analizi, hidrometre deneyi, özgül ağırlık ve kıvam limitleri deneyleri yapılarak fiziksel özellikleri belirlenmiş, ardından kompaksiyon deneyi ile optimum su içeriği ve maksimum kuru birim hacim ağırlık değerleri elde edilmiştir. Optimum su içeriğinde sıkıştırılan numunelere permeabilite, direk kesme, serbest basınç, konsolidasyon, iğne deliği ve dağılma deneyleri yapılmıştır. Ayrıca metilen mavisi deneyi ile katyon değiştirme kapasitesi belirlenmiştir. Ana elementler ve oksitlerin yüzde oranları kimyasal analizler ile belirlenmiş olup, XRD ve SEM analizleri ile desteklenmiştir.

1.4.4 Büro Çalışması

Bölgede daha önce yapılan çalışmaların derlenmesi ile başlayan büro çalışmaları, laboratuar çalışmaları sonucunda elde edilen verilerin değerlendirilmesi ile sürdürülmüştür. Elde edilen tüm veriler bir arada değerlendirilerek, çalışmanın hedefi olan; alınan bölgelerdeki killerin atık depolama alanlarında bariyer zemin olarak kullanılabilirliği ortaya konmaya çalışılmış ve araştırılan örnekler içerisinde en uygun kil saptanmıştır.

10

BÖLÜM İKİ ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 2.1 Giriş

Bu bölümde örnekleme bölgeleri genel jeolojileri, araştırma konusu hakkında daha önce yapılmış çalışmalar yer almaktadır.

2.2 Genel Jeoloji

2.2.1 Bornova Civarının Jeolojisi

Üst Kretase sırasında gelmiş olan İzmir-Ankara zonunda, bloklu iç yapı sunan "Bornova Karmaşığı" (melanj) bulunmaktadır. Bu karmaşık birim, bir fliş matriks ile içerisindeki değişik boyutlu platform tipi kireçtaşı bloklarından oluşmuştur. Bölgesel temeli oluşturan tüm bu birimler, Neojen yaşlı tortul ve volkanik kayaçlar tarafından açısal uyumsuz olarak örtülmüştür. Sedimanter kayaçlar, konglomera ve kil taşından oluşur ve volkanik kayaçların altında gözlenirler. Bu kayaçların alt dokanakları gözlenmezken, üst dokanakları uyumsuzdur. Sedimanter kayaçların genel litolojik dizilimi, konglomera, kil taşı ardalanması şeklindedir. Taze az ayrışmış kısımları, gri-beyaz, orta ayrışmış kısımları ise sarımsı beyaz renktedir. İki birimde birbiri ile geçişli olarak gözlenmesine rağmen, genel olarak kil taşları altta, konglomeralar üstte yer alır (Koca,1995).

Bornova bölgesinde örnekleme Neojen yaşlı killi ve marnlı birimlerden yapılmıştır (Şekil 2.1).

Şekil 2.1 Bornova kuzey doğusu jeoloji haritası (Akdeniz, Konak, Öztürk ve Çakır, 1986)

2.2.2 Buca Civarının Jeolojisi

Buca’ da gözlenen en yaşlı birim kırıntılı karbonatlı kayalardır. Bu birimin üzerine uyumlu olarak Neojen yaşlı kireçtaşı birimi çökelmiştir. Kireçtaşı birimini Neojen yaşlı andezit birimi açısal uyumsuzluk olarak üstlemektedir. Tüm birimler üzerine açısal uyumsuzlukla gelen Kuvaterner yaşlı alüvyon birimi çökelimini sürdürmektedir. Kırıntılı karbonatlı birimler birçok alanda altta kırmızı, sarımsı kahverengi çakıllı seviyelerle başlar. Çakıllı seviyeler, kum kil boyutunda kırıntılı aramadde içeren, ortaç-iyi yuvarlaklaşmış kireçtaşı, kumtaşı, kuvarsit, mafik volkanik kaya kırıntılarından yapılırdır. Çakıllı seviyeler üste doğru sarımsı kahverengi kumlu ve killi seviyelere geçer. Kumlu seviyeler mafik volkanik kaya kırıntıları ve kireçtaşı kırıntılarınca zengindir. Marnlı seviyeler tebeşirimsi olup beyazımsı sarı ve yeşil renklerde gözlenir. Marn ve killer daha düşük topoğrafyada birikim alanlarında dikkat çekerler. Killerde çok ince tabakalanma gözlenir. Marn ve kiltaşları yatay ve yataya yakın konumdadır. Bu seviyeler beyaz renkleri ile dikkati çekerler (Atik ve diğerleri, 2004).

Buca örnekleme alanından alınan numuneler Pliyosen yaşlı kireçtaşı-marn seviyelerinin bozunması ürünüdür (Şekil 2.2).

Şekil 2.2 Buca güneyi jeoloji haritası (Akdeniz ve diğer., 1986)

2.2.3 Torbalı Civarının Jeolojisi

Bölgedeki en yaşlı birimi Üst Liyas-Alt Kretase yaşlı dolomit ara seviyeleri içeren kireçtaşlarından oluşan Beşpınar Formasyonu oluşturmaktadır. Bu birim üzerine grift olarak gelen ve Beşpınar Formasyonu ile kesin bir sınırı gözlenmeyen Üst Kretase yaşlı kalınlığı yaklaşık 150-200 m civarında tabanında rudist fosilleri bulunan Anadağ Formasyonu gelir. Belkahve Formasyonu olarak adlandırılan ve içerisinde volkanik kayaçlar, radyolarit, kireçtaşı blokları ve mercekleri içeren Üst Kretase yaşlı birim Anadağ Formasyonu üzerinde yüzeylemektedir. Senozoyik, alt dokanağını oluşturan ve diskordans düzlemine karşılık gelen Kesme dağı Formasyonu, litolojik olarak genellikle kızıl renkli karasal çakıl taşı, kil taşı, killi kireçtaşı ve kireçtaşı merceklerinden oluşur. İçerisinde kömürleşmiş bitki kalıntılarına da rastlanılan birim Alt-Orta Miyosen yaşlıdır. Bu birim üzerine Miyosen öncesi birimleri açısal uyumsuzlukla örten kalınlıkları oldukça değişkenlik gösteren çakıl taşı, kil taşı, killi kireçtaşı ve tüfitlerden oluşmuş Orta-Üst Miyosen yaşlı Vişneli Formasyonu gelmektedir. Bu birimler üzerine kirli beyaz, krem renkli gölsel kireçtaşlarından oluşmuş Vişneli formasyonu ile uyumlu Miyosen öncesi birimleri açılı uyumsuzlukla örten Alt Pliyosen yaşlı Yaka Formasyonu gelmekte ve tüm bu birimler üzerine ise uyumsuz olarak Kuvaterner -Güncel yaşlı alüvyonlar ve yamaç molozları gelmektedir (Akdeniz vd., 1986).

Torbalı bölgesi örnekleme alanından alınan numuneler Vişneli Formasyonu içerisinde yer almaktadır (Şekil 2.3).

Şekil 2.3 Torbalı kuzeyi jeoloji haritası (Akdeniz ve diğer., 1986)

2.2.4 Turgutlu Civarının Jeolojisi

Turgutlu havzasının kuzey ve güney bölümlerinde yer alan tortul birimler farklılık gösterir. Turgutlu çevresindeki Neojen çökeller, kuzey bölümde temel kaya birimleri üzerinde uyumsuz, güney bölümde ise tektonik sınırlıdır (Şekil 2.4).

Örnekleme alanının bulunduğu Turgutlu formasyonu tabanda, egemen olarak başlıca kahvemsi, boz renklerdeki, bloklu çakıltaşı, çakıltaşı, çakıllı kumtaşı ve daha az düzensiz kumtaşı çökelleri ile başlar. Blok ve çakılların kökeni Menderes Masifi’nin kaya birimlerine aittir. Kabaca çokluk sırası, mikaşist, kalkşist, kristalize kireçtaşı ve çört şeklindedir. Parçalar iyi tutturulmuş iri kum matriks içerisindedir. Birimin egemen bileşeni olan çakıltaşları, genellikle sarımsı, boz renkli kötü boylanmalı orta ile çok kalın düzensiz katmanlıdır. Metamorfik kayalardan türeme bileşenler içeren çakıltaşı, tane destekli olup, ince kumdan oluşan ara madde kapsar.

Az pekleşmiş kumtaşları bol mikalı, kırmızımsı kahverengi ve sarımsı gri renk değişimlerinde olup çoğunlukla iri kum tanelidir. Turgutlu formasyonunun üst seviyelerinde, çamurtaşı, karbonatlı kumtaşı ve kiltaşı ardalanmalı düzeyler yer almaktadır. Tuğla-kiremit üretiminde kullanılan, kalınlıkları 1–8 m arasında değişen, bantlı yapıdaki kil içerikli seviyeler Turgutlu formasyonunun bu düzeyleri içerisinde bulunmaktadır (Yanık ve diğer., 2006).

Şekil 2.4 Turgutlu güneyi jeoloji haritası (Yanık,G. Ve diğer., 2006) 2.3 Araştırma Konusu ile İlgili Çalışmalar

Ülkemizde ve tüm dünyada önemli bir sorun haline gelen atık depolama konusunda birçok araştırmacı ve belediyeler tarafından yapılmış tez, makale ve proje bulunmaktadır.

Karaca (2008), Mersin Kenti için alternatif katı atık düzenli depolama alanlarının araştırılması konulu doktora tezinde depolama sahasında geçirimsiz birimin permeabilite değeri 1x10-6 cm/sn den büyük olmayan sıkıştırılmış kil olması gerektiği vurgulamıştır. Kil tabakasının üzerinde yüksek yoğunluklu polietilen malzemeden imal örtü (jeomembran) serilmesi önerilmiştir.

Killerin bariyer zemin olarak kullanılabilirliği ile ilgili önceki çalışmalara bakıldığında bu teze esin kaynağı olan “Environmental geological and to the

potential use of Ankara clay as a compacted landfill liner material, Turkey” başlıklı çalışma dikkati çekmektedir (Met, Akgün ve Türkmenoğlu, 2004). Bu çalışma sonucunda Ankara kilinin bariyer zemin olarak kullanıma elverişli olduğunu belirlemişlerdir.

Yüksel (2006), yaptığı yüksek lisans çalışmasında Balıkesir- Çağış Köyü ve Savaştepe- Yağcılı Köyü bentonitlerinin jeoteknik özelliklerini belirleyerek katı atık sahalarında kullanılabilirliğini araştırmış ve iki bölge arasında karşılaştırma yapmıştır. Her iki bentonitin de katı atık depolama alanında bariyer zemin olarak kullanılabilir olduğu saptanmıştır.

Yılmaz (2008), katı atık depolama alanlarındaki taban kil şiltelerinin geçirimliliğine NaCl tuzunun etkisini araştırarak, düşük plastisiteli killerin yüksek plastisiteli killere göre daha az etkilendiğini belirtmiştir.

19 BÖLÜM ÜÇ ZEMİN ÖZELLİKLERİ 3.1 Giriş

Bu bölümde bölgelerden alınan numunelere uygulanan deneyler hakkında bilgi verilmiştir. Numuneler etüvde değişmez kütleye gelinceye kadar kurutulan numunelere yıkamalı elek analizi ve hidrometre deneyi, daha sonra oda sıcaklığında kurutulan numunelere kıvam limitleri deneyleri yapılmıştır. Numunelerin özgül ağırlıkları piknometre yöntemi ile belirlenmiş ve ardından kompaksiyon deneyi ile optimum su içeriği ve maksimum birim hacim ağırlıkları belirlenmiştir. Bu verilerden yola çıkarak yapılan permeabilite deneyi sonucunda geçirgenlik belirlenmiştir. Zeminlerin kayma parametrelerinin belirlenmesi amacıyla kesme kutusu ve serbest basınç dayanımının saptanması amacıyla serbest basınç deneyi yapılmıştır. Konsolidasyon deneyi ile zeminlerin konsolidasyon katsayıları ve sıkışma indeksi bulunmuştur. İğne deliği ve dağılma deneyleri yapılarak zeminin dağılma durumu incelenmiştir. Numunelerin kimyasal analizi yapılarak oksit içerikleri belirlenmiştir. Kimyasal analizi desteklemek amacıyla XRD ve SEM analizleri yapılmıştır.

3.2 Elek Analizi Deneyi

Elek analizi zeminlerin tane boyutlarının saptanması, zeminlerin sınıflandırılmasında, üniformluk ve derecelenme katsayılarının belirlenmesinde önemlidir. Tez kapsamında araştırılan numunelerin yüksek oranda ince taneli malzeme içermesi nedeniyle yıkamalı elek analizi sonuçlarının daha güvenilir olacağı düşünülerek, ASTM D 2217 – 85 standardına uygun olarak yapılmıştır. Numune 60º C‟ de kurutularak, ağırlığı tartıldıktan sonra 200 no‟lu elek üzerinde berrak su akıncaya kadar yıkanmıştır (Şekil 3.1).

Şekil 3.1 Elek analizi yıkama aşamasından görüntüler

Yıkama sonrası elek üzerinde kalan numune tekrar etüvde kurutulmuştur. Değişmez kütledeki kuru numune, ASTM 422 standardına uygun olarak Tablo 3.1‟ de görülen elek serisi kullanılarak kuru elek analizi yapılmıştır. Deney föyleri EK‟ de verilmiştir. Tüm bölgelerin elek analizi karşılaştırmalarını gösteren grafik Şekil 3.2‟ de görülmektedir.

Tablo 3.1 Yıkamalı elek analizi sonuçları

Bornova Buca Torbalı Turgutlu

Elek No Elek çapı % Geçen % Geçen % Geçen % Geçen

11,50 100,00 100,00 100,00 100,00 No.4 4,75 100,00 100,00 100,00 99,10 2,36 100,00 100,00 100,00 97,92 No.10 2,00 99,86 99,97 100,00 97,77 1,60 98,70 99,74 99,97 97,35 No.35 0,43 91,53 88,49 99,77 94,39 No.40 0,43 91,22 87,90 99,77 94,22 0,13 78,16 80,43 99,57 78,17 No.200 0,08 73,48 79,32 99,42 61,23

Şekil 3.2 Yıkamalı elek analizi karşılaştırma grafiği

3.3 Hidrometre Deneyi

Örnek zeminlerin kil- silt içeriğinin fazla olması nedeniyle ASTM D 422 – 63 standardına uygun olarak hidrometre deneyi yapılmıştır. Deney ince daneli zeminlerin dane çapı dağılımının belirlenmesi amacıyla, hidrometre aleti kullanılarak çökelme prensibine göre yapılmaktadır. 200 no‟ lu elekten geçen 50 gr malzeme 125 ml sodyum hegzametafosfat (40 g/L) çözeltisinde 16 saat bekletilerek zemin tanelerinin birbirinden ayrılması sağlanır (Şekil 3.3). Deneye başlamadan önce 1 dakika süreyle karıştırıldıktan sonra 1000 ml „lik mezür içerisine boşaltılır. Mezürün kalan kısmına su ilave edildikten sonra ağzı kapatılarak bir dakika süre ile çalkalanır. Düz bir yüzeye yerleştirdikten sonra kronometre tutularak belirli zamanlarda hidrometre okuması yapılır. Deney sonuçları EK‟ de sunulmaktadır. Hidrometre deneyi karşılaştırma grafiği Şekil 3.4‟ de görülmektedir.

Şekil 3.3 Sodyum hegzametafosfat çözeltisinde bekletilme işlemi

Şekil 3.4 Hidrometre deneyi karşılaştırma grafiği

3.4 Kıvam Limitleri

3.4.1 Likit Limit Deneyi

Likit limit deneyi düşen koni yöntemiyle TSE 17892-6 standardına uygun olarak yapılmıştır. Casagrande yöntemiyle yapılabilecek bu deney için Düşen Koni yönteminin tercih edilmesinin sebebi Casagrande yönteminde kol çevirme zamanı ve

yerleştirilen malzeme miktarının her zaman aynı olmadığından sonucun insan faktörüyle orantılı değişkenlik göstermesidir.

Likit limit deneyi ince daneli zeminlerin sınıflandırılması için gerekli karakteristik su içeriğini tayin etmek amacıyla kullanılır. Numune 40 no‟ lu elekten elendikten sonra likit kıvama gelinceye kadar su eklenerek üzeri kapatılır ve yaklaşık 16 saat bekletilir. Bekleme işleminden sonra numune karıştırılır ve silindirik kap içerisine boşluk kalmayacak şekilde yerleştirilir. Numunenin üst yüzeyi düzleştirildikten sonra konik uç altına değecek kadar mesafede yerleştirilir. Konik uç 5 saniye süreyle serbest bırakılarak koni penetrasyon değeri ölçülür (Şekil 3.5). Bu işlem 5 farklı su içeriğinde tekrarlanır. Koni penetrasyon değerleri ile su içeriği ilişkisini gösteren grafik çizilerek 20 mm penetrasyon değerine karşılık gelen su içeriği değeri hesaplanır. Bu değer numunenin likit limitine eşittir. Araştırma konusu örneklerin likit limit değerleri Tablo 3.2‟ de gösterilmiştir.

Tablo 3.2 Örneklerin likit limit değerleri

Örnekleme Bölgesi Likit Limit Değeri (%)

Bornova 38

Buca 54

Torbalı 52

Turgutlu 29

3.4.2 Plastik Limit Deneyi

ASTM D 4318 standardına uygun olarak yapılan plastik limit deneyi plastisite indisinin hesaplanması için önemli bir parametredir. Likit limit kıvamındaki numune cam levha üzerinde 3,2 mm çapında silindir hale getirilir (Şekil 3.6). Numunede çatlamalar görülmesi durumunda plastik limite ulaşılmış demektir. Çatlama görülmemesi durumunda 3,2 mm çapında çatlama olacak şekilde numune elle kurutulur. Daha sonra su içeriği belirlenerek plastik limit değerine ulaşılır. Araştırma konusu numunelerin plastik limit değerleri Tablo 3.3‟ de, deney föyleri EK‟ de verilmiştir.

Şekil 3.6 Torbalı numunesi plastik limit deneyi örnekleri

Tablo 3.3 Örneklerin plastik limit değerleri

Örnekleme Bölgesi Plastik Limit Değeri (%)

Bornova 22

Buca 31

Torbalı 26

3.4.3 Rötre Limiti Deneyi

Rötre limiti minimum boşluk oranında kohezyonlu kuru bir zeminin boşluklarını doldurmak için gerekli su yüzdesine karşılık gelmektedir. Bu da bize kohezyonlu bir zeminin büzülme potansiyelini ya da ne kadar büzülme yapacağını göstermektedir. Deney ASTM D 427-04 standardına uygun olarak yapılmış olup, likit kıvamdaki numunenin hacmi belli kaplara, boşluk kalmayacak şekilde yerleştirilerek önce oda sıcaklığında bir gün, daha sonra etüvde değişmez kütleye gelinceye kadar kurutulması aşamalarını içerir (Şekil 3.7).

(a)

(b) Şekil 3.7 Buca numunesinin rötre kabında kurutma öncesi

(a) ve sonrası (b) görüntüsü

Deney sonrası kullanılan kalıp tamamıyla civa ile doldurularak, civa ağırlığı alınır. Birim hacim ağırlığı (γciva) 13,55 gr/cm3 ile civanın hacmi [3.1] eşitliği kullanılarak civa hacmi (Vciva) hesaplanır. Bu hacim kap hacmine eşittir. Civa ile doldurulmuş kap içerisine kurutulmuş rötre numuneleri batırılarak, taşan civa ağırlığı bulunur. Taşan civa hacmini bulmak için [3.1] eşitliği kullanılır ve sonuçta numunenin kuru hacim ağırlığı bulunur. Son olarak, [3.2] eşitliği kullanılarak rötre limiti değeri bulunur. Elde edilen sonuçlar Tablo 3.4‟ de, deney föyleri EK‟ de verilmiştir.

Vciva= Wciva / γciva [3.1]

ωR= ω(V_kap V_kuru )/W_kuru x100 [3.2]

ωR : Rötre limiti değeri (%) ω : Numunenin su içeriği Vkap : Kap hacmi (cm3)

Vkuru : Kuru numune hacmi (cm3) Tablo 3.4 Örneklerin rötre limiti değerleri

Örnekleme Bölgesi Rötre Limiti Değeri (%)

Bornova 15

Buca 24

Torbalı 16

Turgutlu -

3.5 Özgül Ağırlık

ASTM D 854 – 02 standardına uygun olarak yapılan özgül ağırlık deneyi için kurutulmuş 50 gr numune alınarak 500 ml lik piknometre içerisine dikkatli bir şekilde boşaltılıp menisküs çizgisine kadar su eklenmesi ile başlar. Bu deneyde hava çıkartma yöntemi olarak kaynatma ve vakumlama bir arada kullanılmış ve her bir numune için üçer kez tekrarlanmıştır. Hava çıkartma işleminden sonra numunenin sıcaklığı ve ağırlığı ölçülerek değerlendirme aşamasına geçilmiştir. Elde edilen veriler EK‟ de verilmiştir. Tez konusu numunelerin özgül ağırlık değerleri Tablo 3.5‟ de görülmektedir.

Tablo 3.5 Örneklerin özgül ağırlık değerleri

Örnekleme Bölgesi Özgül Ağırlık Değeri

Bornova 2,57

Buca 2,67

Torbalı 2,63

3.6 Kompaksiyon Deneyi

Kompaksiyon deneyi, modifiye ve standart olmak üzere iki farklı şekilde yapılmaktadır. Bu tez kapsamında standart kompaksiyon deneyi, ASTM D 698 standardına uygun olarak yapılmıştır. Standart sıkıştırma deneyi için ASTM dane dağılımına göre üç yöntem önermektedir:

Yöntem A; 4 No (4,75mm) elekten geçen malzemelere uygulanır. 4 no elek

üzerinde kalan %20‟den az zeminlerde uygulanabilir.

Yöntem B; 9,5 mm elekten geçen malzemelere uygulanır. 4,75 mm elek üzerinde

kalan %20‟ den fazla ve 9,5 mm üzerinde kalan %20 ya da daha az zeminlere uygulanabilir.

Yöntem C; 19 mm elekten geçen malzemelere uygulanır. 9,5 mm üzerinde kalan

%20‟ den fazla ve 19 mm üzerinde kalan %30‟dan az zeminlere uygulanabilir.

Her bir yöntem için kullanılan tokmak ağırlığı, düşüş yüksekliği, tabaka sayısı, vuruş sayısı ve kalıp çapı farklılık göstermektedir (Tablo 3.6).

Tablo 3.6 Standart kompaksiyon deney özellikleri (Das, M.B., 1999)

Özellik Yöntem A Yöntem B Yöntem C

Kalıp Çapı (mm) 101,6 101,6 152,4

Tokmak Düşüş Yüksekliği (mm) 304,8 304,8 304,8

Tokmak ağırlığı (kg) 2,5 2,5 2,5

Tabaka sayısı 3 3 3

Vuruş sayısı 25 25 56

Araştırma konusu numunelerin elek analizi sonuçlarına bakılarak Yöntem A seçilmiştir. Bu amaçla No4 elekten geçen malzemeden yaklaşık 2 kg alınarak %10 su eklenerek homojen bir şekilde karıştırılıp, 4 inç çapındaki kalıba 3 tabaka halinde sıkıştırılmıştır. Her tabakaya 25 darbe uygulanmış, deney sonrası numune ağırlıkları

ve su içerikleri belirlenmiştir. Beş farklı su içeriğinde deney tekrarlanarak optimum su içeriği- maksimum kuru birim hacim ağırlık grafikleri elde edilmiştir. Deney föyleri EK‟ de verilmiştir.

3.7 Permeabilite

Permeabilite katsayısı katı atık depolama alanlarında bariyer zemin özellikleri açısından önemli bir yere sahiptir. Geçirgen bariyer tabakaların varlığı yer altı suyu kirlenmesine neden olmaktadır. Bariyer zeminlerin geçirgenliklerini belirlemek üzere yapılan permeabilite deneyi TS 1900-2 standardına uygun olarak yapılmıştır. Numuneler ince ve orta daneli olması göz önünde bulundurularak düşen seviyeli permeabilite deneyi yapılması uygun görülmüştür. Numune optimum su içeriğinde 10 cm çapında 10 cm boyunda silindir şeklinde sıkıştırılmıştır. Alt ve üst yüzeyine poroz taş ve başlıklardan sızıntı olamaması için lastik conta yerleştirilmiştir. Suyun numune içinden geçmesi beklenir. Su seviye göstergesinin sıfır noktası ile kalıbın üzerinde bulunan su çıkma deliği arasındaki dikey mesafe ölçülür. Su çıkışını takiben borudaki su düşüşü değerleri belli zaman aralıklarında takip edilerek geçirgenlik katsayısı hesaplanır. Permeabilite deneyi sonucunda hesaplanan permeabilite katsayıları Tablo 3.7‟ de ve deney föyleri EK‟ de verilmiştir.

Tablo 3.7 Örneklerinpermeabilite katsayısı değerleri

Örnekleme Bölgesi Permeabilite (k) (cm/s)

Bornova 9,36*10-8

Buca 7,19*10-9

Torbalı 1,10*10-8

3.8 Kesme Kutusu Deneyi

Kesme kutusu, bir diğer adıyla direk kesme deneyi zeminin kayma parametrelerini bulmak amacıyla yapılır. İlgili standart ASTM D 3080-04‟ de belirtildiği gibi 4 no‟ lu elekten geçen numuneler için yapılmıştır. Araştırma konusu numuneler öncelikle optimum su içeriğinde sıkıştırılmış ve boyutları 60 x 60 mm kesme kutusu kalıbına yerleştirilerek 12 kg, 24 kg ve 36 kg düşey yük altında 0,75 mm/sn hızla makaslama gerilimi uygulanmıştır. Deformasyona bağlı yük okuması yapılarak, zeminde kırılma oluncaya kadar devam edilmiştir. Birim deformasyon (ε)- Kayma gerilmesi (τ) grafikleri çizilerek, yenilme anındaki kayma gerilmeleri hesaplanmıştır (Şekil 3.8,3.9,3.10,3.11). Elde edilen veriler EK‟ de yer almaktadır. Uygulanan normal gerilimlere karşı gelen kayma gerilmelerini gösteren yenilme zarfı grafiği çizilerek, kohezyon ve içsel sürtünme açısı değerleri bulunmuştur (Şekil 3.12,3.13,3.14,3.15). İzmir ili neojen örneklerinin yenilme zarfından elde edilen kayma parametreleri Tablo 3.8‟ de verilmiştir.

Şekil 3.8 Bornova örneğinin 12, 24 ve 36 kg/cm2 _{eksenel gerilmeler altında birim} deformasyon-kayma gerilmesi grafiği

Şekil 3.9 Buca örneğinin 12, 24 ve 36 kg/cm2 _{eksenel gerilmeler altında birim} deformasyon-kayma gerilmesi grafiği

Şekil 3.10 Torbalı örneğinin 12, 24 ve 36 kg/cm2 _{eksenel gerilmeler altında birim} deformasyon-kayma gerilmesi grafiği

Şekil 3.11 Turgutlu örneğinin 12, 24 ve 36 kg/cm2 _{eksenel gerilmeler altında birim} deformasyon-kayma gerilmesi grafiği

Şekil 3.13 Buca örneğinin normal gerilme-kesme gerilmesi grafiği

Şekil 3.15 Turgutlu örneğinin normal gerilme-kesme gerilmesi grafiği

Tablo 3.8 Örneklerinkayma parametreleri değerleri

Örnekleme Bölgesi İçsel Sürtünme Açısı (φ) Kohezyon (c)

Bornova 18 0,70

Buca 17 0,74

Torbalı 31 0,70

Turgutlu 25 0,32

3.9 Serbest Basınç Deneyi

Serbest basınç deneyi serbest basınç dayanımı değeri bulunmasını amaçlamaktadır. Numuneler boy/çap oranı 2 olacak şekilde optimum su içeriğinde sıkıştırılarak tüpler aracılığıyla hazırlanmıştır. Eksenel yükleme hızı 0,75 s/mm olarak belirlenmiş ve yüklemeler eksenel deformasyonun düşmeye başlamasına kadar devam etmiştir. Deney sonucu elde edilen veriler EK‟ de verilmiştir.

Eksenel deformasyon- gerilme grafikleri çizilerek, serbest basınç dayanımı ve sekant elastisite modülü (Es) değerleri hesaplanmıştır. Elastisite modülü ve serbest basınç dayanımı değerleri Tablo 3.9‟ da verilmektedir.

Tablo 3.9 Serbest basınç dayanımı deneyi sonuçları

Örnekleme Bölgesi

Bornova Buca Torbalı Turgutlu

Serbest Basınç Dayanımı qu(kg/cm2) 5,69 2,13 5,1 0,97 Sekand Elastisite Modülü (Es) (kg/cm2) 200 136 215 70 3.10 Konsolidasyon Deneyi

Katı atık alanlarında çöp yükünün zemine etkisinin belirlenmesi açısından kil zeminlerde konsolidasyon oturmasının bilinmesi gerekmektedir. Bu amaçla konsolidasyon deneyi ASTM D 2435 – 96 standardına uygun olarak yapılmıştır.

Bu deney yatay yönde deformasyonu engellenen bir zeminin düşey yönde yüklenmesi sonucunda zeminin zamanla oturma davranışını içermektedir. Deney örselenmemiş doğal zeminler ile kompakte edilmiş zeminler üzerinde uygulanmaktadır. Tez konusu zemin örnekleri optimum su içeriğinde kompakte edilerek, çapı 5 cm, yüksekliği 2 cm ringi içerisine yerleştirilmiştir. Ring alt ve üst yüzeyine fitre kağıdı ve poroz taş olacak şekilde konsolidasyon kutusuna yerleştirilmiştir. Numuneye 0.25, 0.50, 1, 2, 4, 8 k/cm2 gerilme uygulanacak şekilde yükleme yapılır (Şekil 3.16).

İlk yük değeri numuneye yüklenir ve 24 saatlik bu yükleme için belli zamanlarda oturma değerleri düşey deformasyon göstergesinden okunur. Bu zamanlar genelde 0,1- 0,25- 0,50- 1- 2- 4- 8- 15- 30 dakika ve 1, 2, 4, 8, 24 saattir. Aşırı konsolidasyon katsayısının bulunması amacıyla geri yükleme işlemi yapılabilir. Geri yüklemede 4 kg/cm2 lık basınçtan kademeli olarak 1 kg/cm2 lik yüke inilir. Sonra tekrar kademeli olarak yükleme işlemi 8 kg/cm2 ye kadar arttırılır. İşlem bitiminde ring sökülerek numune etüvde değişmez kütleye gelinceye kadar kurutulur ve su içeriği değeri hesaplanır.

Deney sonucunda konsolidasyon katsayısı karekök t yöntemi kullanılarak oturma- zaman grafiklerinden elde edilmiştir. Şekil 3.17, 3.18, 3.19, 3.20‟ de gösterilmiş olan gerilme-boşluk oranı grafikleri çizilerek numunelerin sıkışma indisleri [3.3] eşitliğinden belirlenmiştir, bu değer zeminin bakir sıkışma eğrisinin eğimi olarak tanımlanır (Genç, 2008).

Cc= e / (logσ‟2-logσ‟1) =(e2-e1)/ log (σ‟2/σ‟1) [3.3]

Cc : Sıkışma indisi e : Boşluk oranı σ′ : Efektif gerilme

Şekil 3.17 Bornova örneğinin sıkışma diyagramı

Şekil 3.19 Torbalı örneğinin sıkışma diyagramı

Şekil 3.20 Turgutlu örneğinin sıkışma diyagramı

3.11 İğne Deliği ve Dağılma Deneyi

İğne deliği deneyi TS-1900-2/T1 standardına göre, örselenmiş veya örselenmemiş numuneler üzerine açılan 1mm‟ lik delikten su geçirmek sureti ile zeminlerin dağılma özelliğinin belirlendiği deneydir (Canpolat,2010).

Tez kapsamında örselenmiş numuneler göz açıklığı 2 mm (No10) olan elekten elenmiş ve yaklaşık çapı 43 mm, boyu 38 mm olan silindir şeklindeki bir tüp

içerisine optimum su içeriğinde sıkıştırılarak deneye hazırlanmıştır. Zemin sıkıştırıldıktan sonra çapı 1 mm iğne yardımı ile merkezinden delinir. Alt ve üst yüzeyine 2mm ile 4,75 mm lik elek aralığında tıkanmış temiz kum doldurulur. Deney sırasında su yükü 5 cm, 18 cm ve 38 cm olacak şekilde ayarlanır. Sırasıyla su yükleri sonucunda elde edilen debi ölçülür.

Deney sonucunda zeminin dağılma özelliği belirlenir (Tablo 3.10). Buna göre D1 ve D2 sınıfı “dispersif”, ND3 ve ND4 sınıfı “ara zemin”, ND1 ise “dispersif

olmayan” zemin olarak adlandırılır.

Tablo 3.10 İğne deliği deneyine göre dağılma sınıflandırması

Su Yükü (mm) Deney Süresi (dk) Akım (ml/sn) Su rengi Dağılma Sınıfı 50 5 _1,0-1,4 Koyu-Bulutlu D1 50 10 _1,0-1,4 Koyu-Az Bulutlu D2 50 0-10 _0,2-0,8

Delik yeniden açılarak deney tekrarlanır. Aynı durum oluşması halinde deney durdurulur ve numune şişme potansiyeli olan zemin olarak adlandırılır.

50 10 _0,8-1,0 Koyu-Az Bulutlu ND4

180 5 _1,2-2,0 Açık- Az Bulutlu ND3

180 5 _2,0-1,6 Açık- Az Bulutlu ND4

380 5 _1,6-2,4 Açık- Az Bulutlu ND1

380 10-20 _0,0-0,8 Deney durdurulur ve numune şişme potansiyeli olan zemin olarak adlandırılır.

380 5 _0,8-2,4 Açık- Az Bulutlu ND4

380 5 _2,4-3,2 Koyu-Bulutlu ND3

Dağılma deneyi ise örselenmiş ve örselenmemiş numunelerin dağılganlık özelliklerinin görsel olarak tespit edildiği bir deneydir ve iğne deliği deneyi ile birlikte değerlendirilmelidir. Bu deney için numune 2 mm göz açıklıklı elekten elenerek optimum su içeriğinde 15 mm‟ lik küp şeklinde sıkıştırılır. Yaklaşık 250 ml saf su porselen kap içerine konulur deney süresince su sıcaklığı 20 ±6 ºC arasında olmalıdır. Hazırlanan deney numunesi porselen potanın tabanına maşa ile suyu

dalgalandırmayacak şekilde yerleştirilir. Deney numunesin saf su içerisindeki dağılma derecesi 10 dakika, 1 saat ve 6 saat gözlemlenir. Numunenin saf su ile etkileşimi Tablo 3.11 ve Şekil 3.21 göz önüne alınarak değerlendirilir.

Şekil 3.21 Zeminlerin dağılma deneyine göre reaksiyon dereceleri

Tablo 3.11 Dağılma deneyi reaksiyon dereceleri

Reaksiyon

derecesi Numunede oluşan belirtiler Adlandırma

1. Derece: Reaksiyon yok

Zemin numunesi potanın dibinde sığ bir yığın şeklini alır. Çözelti içindeki çok ince danelerin neden olduğu bulanıklık görülmez. Dispersif olmayan zemin 2. Derece: Az Reaksiyon

Zemin numunesi yüzeyindeki suda çok az bulanıklılık görülür.

3. Derece: Orta Reaksiyon

Potanın dibinde ince yığında çok ince malzemelerin oluşturduğu gözle görülür bulut meydana gelir.

Dispersif zemin 4. Derece

Kuvvetli Reaksiyon

Çok ince malzemelerin oluşturduğu bulut genellikle pota tabanını ince bir tabaka halinde kaplar. Aşırı durumlarda su tamamen bulanık hale gelir.

3.12 Metilen Mavisi Deneyi

Deney ASTM C 837 – 09 standardına uygun olarak yapılmıştır. Metilen mavisi deneyi zeminlerde kil minerallerinin varlığı ve çeşitliliği hakkında bilgi verdiği gibi katyon değiştirme kapasitesi ve şişme potansiyeli hakkında bilgi verir. 10 gr metilen mavisi cam bir kaba konur ve üzerine 1 litre saf su eklenerek metilen mavisi çözeltisi

hazırlanır. 40 nolu elekten elenen 30 gr numune 200 ml saf su ile 700 devir/dakika hızla karıştırılır. Hazırlanan zemin solüsyonuna metilen mavisi solüsyonundan 0,5 ml eklenerek deneye başlanır. Deney süresince karıştırıcı 400 devir/dakika çalıştırılır. 1 dakika karıştırıldıktan sonra karışımdan cam çubuk yardımıyla bir damla alınır ve fitre kâğıdı üzerine damlatılır. Deneye, fitre kâğıdı üzerindeki koyu renkli mavi halka etrafında açık mavi renkli hare oluşuncaya kadar her seferinde 0,5 ml metilen mavisi eklenerek devam edilir (Şekil 3.22). Deney sonunda açık mavi renkli halka oluştuğu ana kadar kullanılan metilen mavisi solüsyonu miktarı, kil tarafından absorbe edilen metilen mavisi değerini vermektedir. Deney sonucunda elde edilen damlatma durumlarını gösteren fitreler EK‟ de, deney esnasında kullanılan metilen mavisi solüsyon miktarını ve elde edilen metilen mavisi değeri (MBV), katyon değişim kapasitesi (CEC) ve özgül yüzey alanı (SS) Tablo 3.12‟ da verilmektedir.

Şekil 3.22 Metilen mavisi deneyinin pozitif ve negatif olduğu durumlar

Tablo 3.12 Numunelerin MBV, CEC ve SS değerleri Örnekleme Bölgesi Kullanılan Metilen Mavisi solüsyonu (ml) MBV (g/100g) CEC (meq/100g) SS (m2/g) Bornova 137 4,61 42,81 83,80 Buca 90 2,98 28,13 55,05 Torbalı 170 5,60 53,13 103,98 Turgutlu 30 0,99 9,38 18,35 3.13 Kimyasal Analiz

Dokuz Eylül Üniversitesi Jeokimya laboratuarında yapılan kimyasal analiz sonucunda numunelerin içinde barındırdığı elementlerin oksitleri yüzde olarak bulunmuştur. Bunun için her bir numuneden 0,25 gr alınarak yaklaşık 1-1,5 gr boraks ile homojen bir şekilde karıştırılarak, 1000ºC‟ de 1 saat bekletilmiştir. Hidroklorik asit ile çözme işlemi yapılmış ardından çözelti su ile toplam hacim 250 ml olacak şekilde seyreltilmiştir. Bu işlem sonrasında çözelti çalkalanarak 100 ml çözelti deney için ağzı kapalı kaplara alınmıştır. Numunelerden hazırlanmış bu çözeltilerden atomik absorpsiyon spektrofotometre cihazı ile Si, Mg, Al, Fe, Ca, Na, K, Ti ve Mn oksitlerinin miktarı yüzdesel olarak hesaplanmıştır (Şekil 3.23).

Şekil 3.23 Numunelerin HCl ve su karışımı ile çözünmesi işlemi ve atomik absorpsiyon spektrofotometre cihazı görünümü

Kızdırma kaybı için öncelikle, bir veya birkaç kroze 110°C sıcaklıkta fırında sabit tartıma getirilmiştir. Daha sonra krozeler içerisine örneklerden yaklaşık 1 g konularak, 1000°C sıcaklıkta fırında 1 saat yakılmıştır. Bu süre sonunda krozeler fırından çıkarılarak, 15 dakika desikatörde soğumaya bırakılmıştır ve sonra tartılmıştır. Yöntemin sonunda, örneklerin havada kuru bazda inorganik ve organik madde miktarları belirlenmiştir (Tablo 3.13).

Tablo 3.13 Kimyasal analiz sonuçları

Örnekleme Bölgesi

% Oksit Buca Torbalı Bornova Turgutlu

SiO2 20,3 40,38 34,37 63,34 Al2O3 6,57 15,37 9,11 9,35 Fe2O3 2,66 6,35 3,68 4,57 MgO 14,37 3,49 1,74 1,00 CaO 20,60 10,68 22,82 1,10 Na2O 0,28 0,50 0,66 0,90 K2O 2,19 3,20 2,48 2,38 TiO2 0,30 0,84 0,46 1,40 MnO 0,06 0,092 0,057 0,06 Kızdırma Kaybı 31,49 15,53 22,19 15,66 Toplam 98,82 96,43 97,57 99,76 3.14 XRD ve SEM Analizleri

Numunelerin XRD (X-Ray Difraksiyonu) ve SEM (Scanning Electron Microscopy) analizleri İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Malzeme Araştırma laboratuarlarında yaptırılmıştır. X- ışınları kırınım cihazı olarak Phillips X‟Pert Pro ve SEM analizi için Phillips XL-30 FEG kullanılmıştır. Toz halindeki numuneler üzerine uygulanan analiz sonucunda kristal kompozisyonu ve tanecik yönelimleri belirlenmektedir.

XRD çalışması sonucunda elde edilen 2θ ölçümleri Cu (bakır) ışıması ile alınmış olup, grafikleri Şekil 3.24, 3.25, 3.26 ve 3.27‟ de verilmektedir.

SEM analizleri sonucunda tanecikler 1μm, 2μm ve 5μm büyütülerek fotoğraflanması örneklerin yapısı hakkında bilgi vermektedir. EDX (Energy Dispersive X-ray Analysis) analizi ile numunenin farklı bölgelerinden elementlerin moleküler yüzdeleri elde edilmiştir (Şekil 3.28 ve 3.29).

Şekil 3.24 Bornova örneği XRD grafiği

Şekil 3.26 Torbalı örneği XRD grafiği

1μm 2μm 5μm B or nova ör ne ği B uc a ör ne ği

Şekil 3.28 Bornova ve Buca örneklerinin 1μm, 2μm ve 5μm büyütülerek çekilmiş fotoğrafları

1μm 2μm 5μm Tor ba lı ör ne ği Tur gutl u ör ne ği

Şekil 3.29 Bornova ve Buca örneklerinin 1μm, 2μm ve 5μm büyütülerek çekilmiş fotoğrafları

47 BÖLÜM DÖRT DEĞERLENDĠRME 4.1 Giriş

Bu bölümde araştırma kapsamında yapılan deneylerin karşılaştırmaları yer almaktadır. Deneylerden doğrudan elde edilen parametreler ile dolaylı olarak elde edilen parametreler değerlendirilerek sunulmuştur.

4.2 Dane Çapı Dağılımı Değerlendirmesi

Tez konusu numunelerinin elek analizi ve hidrometre sonuçları birleştirilmiş dane çapı dağılım grafikleri oluşturulmuştur (Şekil 4.1). Grafik sonuçlarına göre Torbalı‟ dan alınan zemin %99,42 kil-silt karışımından oluşmaktadır. Buca ve Bornova numuneleri ise ince kum içeriğine sahiptir. Turgutlu numunesi %1 oranında çakıl içermektedir.

Likit limit değerlerine bakıldığında en düşük likit limite sahip örnek % 29 değeri ile Turgutlu örneğidir. Artan bir şekilde Bornova, Torbalı ve Buca takip etmektedir. Karşılaştırmalı likit limit grafiği Şekil 4.2‟ de verilmektedir.

Şekil 4.2 Düşen koni değeri sonucu numunelerin karşılaştırmalı likit limit grafiği

EK ‟ de gösterilen Birleştirilmiş Zemin sınıflamasına (USCS) göre, 200 no‟lu elek altında kalan malzeme miktarı % 50 den fazla olması durumunda zemin sınıflamasında plastisite kartı kullanılır. Bu tez kapsamında alınan örneklerin dane çapı granülometri eğrisine göre malzemelerin %50 den fazlası 200 no‟lu eleğin altında dane çapına sahiptir.

Örneklerin plastisite indisi ve likit limit değerleri Şekil 4.3‟ deki plastisite kartına yerleştirildiğinde Bornova örneği CL, Buca örneği MH, Torbalı örneği CH ve Turgutlu örneği ML olarak sınıflandırılmıştır. Tablo 4.1‟ de zemin sınıflaması için gerekli olan likit limit, plastik limit ve plastisite indisi değerleri verilerek, zemin sınıfı tanımlamaları gösterilmiştir.

Tablo 4.1 Numunelerin likit limit, plastik limit, plastisite indisi ve zemin sınıfı değerleri Örnekleme Bölgesi Likit Limit (%) Plastik Limit (%) Plastisite indisi (%) Zemin Sınıfı Açıklama

Bornova _{38 22 16 CL plastisitede inorganik} Düşük ile orta ince kumlu siltli kil

Buca _{54 31 23 MH} Yüksek Plastisiteli

killi silt

Torbalı _{52 26 26 CH} Yüksek Plastisiteli

siltli kil Turgutlu ₂₉ Plastik değil (non-plastik)

- ML Plastik olmayan ince

kumlu killi silt

4.3 Özgül Ağırlık Değerlendirmesi

Özgül ağırlık deney sonuçları değerlendirildiğinde Turgutlu ve Buca örneklerinin özgül ağırlıkları eşit olup, Bornova örneği ince kum içeriği ve illit grubu killerden (özgül ağırlığı 2,6- 2,9 gr/cm3) oluşması nedeniyle en düşük özgül ağırlığa sahiptir (Tablo 4.2). Ayrıca Torbalı örneği kaolinit grubu (özgül ağırlığı 2,61- 2,68 gr/cm3) minerallerden oluştuğundan özgül ağırlığı düşüktür.

Tablo 4.2 Özgül ağırlık değerleri karşılaştırma grafiği

Örnekleme Bölgesi Özgül Ağırlık

Bornova 2,57

Buca 2,67

Torbalı 2,63

Turgutlu 2,67

4.4 Rötre Limiti Değerlendirmesi

Rötre limiti değerleri kullanılarak rötre indisi hesaplanmıştır (Tablo 4.3). Buca örneğinde rötre limiti en yüksek değerde elde edilmiş olup bu anlamda Torbalı örneği ikinci sırada yer almaktadır. Rötre limiti değeri, örnekte hacimsel değişim oluşmadan kuru dane ağırlığına göre bünyesine alabileceği su miktarını temsil etmektedir. Buca ve Torbalı numunelerinde hacimsel değişim gerçekleşmeden bünyesine su alabilme kapasitesinin yüksekliği numunenin sabitliğini koruma kapasitesinin yüksek ve boşluklarında daha fazla su tutabildiğini ifade etmektedir.

Tablo 4.3 Rötre limiti değerleri değerlendirme grafiği

Örnekleme Bölgesi Rötre Limiti (%) Rötre İndisi (%)

Bornova 15 7

Buca 24 7

Torbalı 17 9

4.5 Killerin Aktivitesi

Plastisite indisinin, zeminin 0,002 mm çapına karşılık gelen geçen yüzdesine oranı olarak tanımlanır (Skempton, 1953). [4.1] denklemi ile elde edilir. Skempton aktiviteye bağlı olarak zeminleri 3 gruba ayırmıştır (Tablo 4.4). Aktivite genellikle ıslanan killerin şişmesini yansıtır.

A=PI / %kil [4.1]

Kil yüzdesi : < 0,002 mm

Tablo 4.4 Skempton (1953)‟a göre zemin aktivite ilişkisi

Aktivite Açıklama

<0,75 Aktif değil

0,75-1,25 Normal

>1.25 Aktif

Tez konusu numunelerinin aktivite değerleri Tablo 4.6‟ de verilmiştir. Aktivite değerlerine göre bir değerlendirme yapılacak olursa; Buca ve Bornova örnekleri aktif, Torbalı örneği ise aktif değildir. Şekil 4.5‟ de verilen kil yüzdesi ve aktiviteye bağlı şişme potansiyeli kartına göre bir değerlendirme yapılacak olursa Bornova ve Buca örneklerinin şişme potansiyelleri düşük-orta sınırında, Torbalı örneğinin ise şişme potansiyeli orta derecededir.

Tablo 4.5 Numunelerin PI, kil yüzdesi ve aktivite değerleri

Örnekleme Bölgesi Plastisite indisi

(%) Kil Yüzdesi (%) Aktivite Bornova 16 11 1,45 Buca 23 17 1,35 Torbalı 26 48 0,54 Turgutlu - 5 -

Şekil 4.4 Kil yüzdesi ve aktiviteye bağlı şişme potansiyeli kartı (Seed ve diğer., 1962)

4.6 Kompaksiyon Deneyi Değerlendirmesi

Atık depolama alanlarında farklı oturmaları engellemek, zeminin geçirimliliğini azaltmak ve taşıma gücünü artırmak amacıyla depolama alanı tabanının sıkıştırılması gerekmektedir. Bu nedenle kompaksiyon değerleri önem taşımaktadır. Tablo 4.6‟da kompaksiyon deneyi sonucunda elde edilen maksimum kuru birim hacim ağırlık ve optimum su içeriği değerleri verilmiştir.

Tablo 4.6 Kompaksiyon deneyi sonuçları

Örnekleme Bölgesi Max. Kuru BHA (gr/cm3) Optimum Su İçeriği

Bornova 1,64 18,8

Buca 1,53 20,1

Torbalı 1,67 16,47

Turgutlu 1,84 13

Veriler değerlendirildiğinde büyükten küçüğe maksimum kuru birim hacim ağırlıklar Turgutlu, Torbalı, Bornova ve Buca olarak sıralanmaktadır. Turgutlu numunesi diğer numunelere göre daha fazla ince kum içerdiğinden ve özgül ağırlığı daha yüksek olduğundan maksimum kuru birim hacim ağırlığı (

γ

kmax) yüksek ve optimum su içeriği (wopt) düşük elde edilmiştir. Buca numunesinin özgül ağırlığı diğer numunelerden yüksek olmasına karşılık kil içeriği daha yüksek olduğundan optimum su içeriği yüksek ve maksimum kuru birim hacim ağırlığı diğer numunelere göre düşük elde edilmiştir (Şekil 4.5). Torbalı örneğini kendisi gibi yüksek kil oranı içeren Buca örneği ile karşılaştırdığımızda

γ

kmax ve wopt daha yüksek elde edilmiştir. Kuru birim hacim ağırlığın yüksekliği numunenin sıkışma sonrası dayanım özelliklerinin daha iyi olacağının göstergesidir.

4.7 Permeabilite Deneyi Değerlendirmesi

Düşen seviyeli permeabilite deneyi sonucunda elde edilen geçirgenlik katsayısı değeri [4.2] eşitliği ile hesaplanır. Geçirgenlik katsayısı baz alınarak yapılan zemin sınıflaması TS 1900-2 „ye göre yapılmıştır (Tablo 4.7).

k=2,3 (a.L).log(H0/(H0-ΔH)/A.t [4.2]

Burada;

a: Su seviyesi düşüşünün izlendiği cam tüpün kesit alanı(cm2) L: Sıkıştırılan numune yüksekliği (cm)

A: Silindirik kalıbın kesit alanı (cm2₎ T: Deney süresi (s)

H0: Kalıbın üstündeki su çıkış deliği ile su göstergesinin sıfır noktası arasındaki düşey mesafe (cm)

ΔH: t deney süresi sonunda cam tüpteki düşüş miktarı (cm)

Tablo 4.7 Geçirgenlik katsayısına göre zeminlerin sınıflandırılması (Özaydın,2007)

k (cm/sn) 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8

Geçirgenlik

derecesi Yüksek Orta Düşük Çok düşük Geçirimsiz

Tez konusu numunelerin permeabilite değerleri Tablo 4.8‟ de sunulmuştur. TS standardına göre sınıflandırılacak olursak; Turgutlu ve Bornova örnekleri çok düşük geçirimli, Torbalı ve Buca örnekleri ise geçirimsiz olarak görülmektedir.

Tablo 4.8 Örneklerin permeabilite değerleri

Permeabilite değeri (cm/sn)

Bornova 9,36*10-8

Buca 7,19*10-9

Torbalı 1,10*10-8

4.8 Kesme Kutusu Deneyi Değerlendirmesi

Deney verilerine dayanarak kayma gerilmesi (τ)- normal gerilme (σ) grafiği çizilerek içsel sürtünme açısı ve kohezyon değerleri elde edilmiştir (Şekil 4.7). Torbalı örneğinde içsel sürtünme açısı diğer örneklere göre oldukça yüksek elde edilmiştir. Kohezyon değeri Buca örneğinde diğer örneklere göre yüksek elde edilmiştir. Her ne kadar Bornova örneğinin kohezyon değeri Torbalı örneği ile benzerlik taşısa da Torbalı örneğinin içsel sürtünme açısı Bornova örneğininkinden 1,7 kat fazla elde edilmiştir (Tablo 4.9).

Tablo 4.9 Numunelerin kesme kutusu deney sonuçlarına göre kayma parametreleri

Örnekleme Bölgesi İçsel Sürtünme Açısı (φ) Kohezyon (c)

Bornova _{18 0,70}

Buca _{17 0,74}

Torbalı _{31 0,70}

Turgutlu _{25 0,32}

4.9 Serbest Basınç Dayanımı Değerlendirmesi

Serbest basınç dayanımı deneyi, zeminin eksenel yük altındaki davranışını gösterir. Bornova, Buca, Torbalı ve Turgutlu örneklerine uygulanan serbest basınç dayanımı deneyi sonrası deney numunelerin görünümü Şekil 4.9‟ da görülmektedir.

Şekil 4.9 Serbest basınç dayanımı deneyi sonrası numunelerin görünümü

Serbest basınç deney sonuçlarına göre Bornova numuneleri 5,69 kg/cm2 değeri ile en yüksek serbest basınç dayanımına sahiptir (Tablo 4.10). Ancak Şekil 4.10‟ daki grafikten de görüleceği üzere Torbalı örneğinin aynı birim deformasyon değerlerindeki zemin direnci (σ) diğer tüm örneklerden daha yüksek elde edilmiştir.

Tablo 4.10 Serbest basınç dayanımı deneyi sonuçları

Örnekleme Bölgesi

Bornova Buca Torbalı Turgutlu

Serbest Basınç Dayanımı qu(kg/cm2)

5,69 2,13 5,1 0,97

Sekant Elastisite

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 0,0000 0,0050 0,0100 0,0150 0,0200 0,0250 0,0300 0,0350 0,0400 Birim Deformasyon G er ilm e (k g /c m 2)

TURGUTLU BORNOVA BUCA TORBALI

Şekil 4.10 Gerilme (σ)-Birim deformasyon (ε) ilişkisi (optimum su içeriğinde)

4.10 Konsolidasyon Deneyi Değerlendirme

Deney sonrası konsolidasyon katsayıları ve sıkışma indisleri hesaplanmıştır. Konsolidasyon katsayısı (cv), konsolidasyon oturması hızını ifade etmektedir. Deney verilerine dayanarak elde edilen farklı gerilmeler altındaki konsolidasyon katsayıları Şekil 4.11 da gösterilmiştir. Deney föyleri EK‟ de verilmiştir.

0,25 kg/cm2 gerilme atlında Bornova, Torbalı ve Turgutlu örneklerinde benzer oturma hızı gözlenirken, Buca örneğinin oturma hızı yaklaşık 2 kat daha fazladır. 0,5 kg/cm2 gerilme altında ise Bornova örneğinde daha hızlı bir oturma gerçekleşmiştir. 1 ve 2 kg/cm2 gerilimlerde Turgutlu konsolidasyon hızı diğer örneklere göre artış göstermektedir. Torbalı örneği yüksek kil içeriği nedeniyle tüm gerilimlerde düşük oturma hızı değerleri göstermektedir.

Şekil 4.12 Karşılaştırmalı boşluk oranı- gerilme grafiği

Şekil 4.12‟ de gösterilmiş olan gerilme-boşluk oranı grafikleri çizilerek numunelerin sıkışma indisleri belirlenmiştir. Elde edilen sıkışma indislerine göre Torbalı numunesi 0,1353 ile en yüksek değere sahip olup, Buca ise 0,0526 ile en düşük değere sahiptir (Tablo 4.11).

Tablo 4.11 Sıkışma indisi değerleri

Örnekleme Bölgesi Sıkışma İndisi (Cc)

Bornova 0,11

Buca 0,05

Torbalı 0,14

4.11 Ġğne deliği ve Dağılma Deneyleri Sonuçlarının Değerlendirmesi

İğne deliği deneyi sonucunda Turgutlu numunesi “D1-dispersif”, Bornova numunesi “ND1-dispersif olmayan” zemin olarak sınıflandırılmıştır (Şekil 4.13). Dağılma deneyi sonucundaki reaksiyonları bu zeminlerdeki sınıflandırmayı desteklemektedir. Torbalı ve Buca numunelerinde deney esnasında şişme gözlendiğinden, iğne deliği deneyi sonucunda “şişme potansiyeli olan zemin” olarak adlandırılmıştır. Ancak dağılma deneyi sonucunda “dispersif olmayan zemin” özelliği göstermektedir (Şekil 4.14). Deney föyleri EK‟ de sunulmuştur.

Şekil 4. 13 İğne deliği deneyi karşılaştırma grafiği