3 Maddeyle Zeminde Sıvılaşma

Sıvılaşmanın ortaya çıkarılışı nasıl gelişti?

Sıvılaşmayı ilk defa 1936 yılında, Casagrande kritik boşluk oranı ile açıklamıştır. Casagrande çalışmasında; Herhangi bir kum yatağının boşluk oranı, kritik boşluk oranından büyük ise, deprem sırasında hacmi azalır. Kum yatağı drenajsız ise, boşluk suyu basıncı yükselip sıvılaşma riski artar(sonuçlarını ortaya koymuştu).

1975 yılında Castro, 1979 yılında Seed; deprem büyüklük ve şiddeti, zemin türü ve yapısal özellikleri, sismik karekteristikleri ve diğer arazi özelliklerinin de sıvılaşma potansiyelinde etkili olduğunu ortaya koydular.

Sıvılaşma nedir, sıvılaşmayı oluşturan faktörler nelerdir?

• Kumların statik yükler altındaki konsolidasyonunun serbest drenaj olduğu kabul edilir. Yani, yük altında sıkışan zemindeki boşluk suyu kolaylıkla (hidrostatik basınç yapmadan) dışarı çıkar.
• Kum tanelerinin incelerek silt tane sınırına yaklaşması durumunda kumlar serbest drenajlı davranışlarını gösteremezler.
• Deprem anında saniyelik sürelerde zemin suyu, zemin boşluklarından hızla uzaklaşamayarak zeminin boşluk suyu basıncını artırarak tanelerle sıvı ilişkisini koparır. Yani tanelerin sürtünmeyle taşıyacakları yük sıfıra düşer. Bu durumda taneler sıvı içinde yüzer konuma gelirler. Bu da temel altındaki zeminin mukavemetini sıfıra düşürüp, yapının zemine gömülmesine ya da yıkılmadan yan yatmasına neden olur ki, buna zemin sıvılaşması denir.

Sıvılaşmayı etkileyen en önemli faktörler şunlardır:

• Kumların sıkılık derecesi
• Kumun tane çapının silt tane çapına yaklaşması ve kumun üniform taneli olması,
• Taneleri bağlayıcı (çimento görevi üstlenen) bir etkinin hiç olmaması,
• Taneleri bağlayıcı etkinin su etkisiyle ortamdan kolayca uzaklaşabilmesi,
• Yeraltı suyu derinliğinin yeryüzünden 0-10 m veya en fazla 20 m derinde olması,
• Depremin büyüklüğü, süresi ve odak uzaklığı,
• Kumun çökelip, konsolide olmuş olması,
• Sıvılaşma daha çok; delta, akarsu, taşkın düzlükleri, alüvyal düzlükler, plaj sahaları, atık barajları ve ince tanelerin bulunduğu ortamlarda meydana gelmektedir.

Bir zeminin sıvılaşma potansiyelini anlamak için neler yapılır?

Sıvılaşma potansiyeli iki faktöre bağlıdır.

1. Sıvılaşmaya yatkın zemin türlerinin bulunması (ince kum ve silt).
2. Depremin süre ve şiddeti,

Geçmiş deprem sonuçlarından elde edilen bilgiler:

• Deprem büyüklüğü- en uzak mesafe ilişkisi,
• Sismik şiddet sıvılaşma ilişkisi,
• Jeolojik ve jeomorfolojik özellikler- sıvılaşma  ilişkisi.

Jeoteknik incelemeyle inşaat alanının sıvılaşma potansiyelinin belirlenmesi:

• Sıvılaşma direncinin belirlenmesi için (arazi tabaka yapısı, tabakaları oluşturan zeminlerin sıvılaşma potansiyeli taşıyan türden olup olmadığını vb.) arazi ve labaratuvar deneylerinin yapılması (daha çok arazi deney sonuçları önem arzeder).
• Bu amaçla SPT ve CPT deney sonuçlarından zeminin ince tane oranı belirlenir (Bu amaçla geliştirilmiş ampirik eğri ve bağıntılar vardır).
• Deprem sırasında oluşan ve zemin tabakalarını etkileyen maksimum ve eşdeğer tekrarlı gerilmelerin belirlenmesi (Bunun için değişik bilim adamlarınca geliştirilmiş bağıntılardan yararlanılır).