ÜÇ EKSENLİ BASINÇ DENEYİ

ÜÇ EKSENLİ BASINÇ DENEYİ


DENEYİN AMACI
Kayma mukavemeti, zeminin kırılmadan karşı koyabileceği en büyük kayma gerilmesidir. Zeminlerin kayma mukavemeti parametrelerinin belirlenmesinde kullanılan deney yöntemleri iki grupta toplanabilir.
• Direkt Kesme Deneyleri: Kesme Kutusu ve Veyn Deneyleri
• İndirekt Kesme Deneyleri: Serbest Basınç ve Üç Eksenli Basınç Deneyleri (Capper ve Cassie, 1984)
Önceleri direkt kesme deneyleri yaygın olarak kullanılırken, 30lu yıllarda A.Casagrande nin çalışmaları ile Üç eksenli basınç deneyi (eski adı ile silindirik basınç deneyi) önem kazanmıştır. Zeminlerin mühendislik özelliklerinin deneysel olarak belirlenmesinde, deney koşullarının arazi koşullarına mümkün olduğunca uydurulması gerekir. Üç eksenli basınç deneyinde numuneye yanal ve eksenel gerilmeler uygulanarak, zeminin arazi koşullarına yakın yüklemeler altında deneye tabii tutulması sağlanabildiğinden bu deney, kayma mukavemetinin saptanmasında kullanılan en gelişmiş deney yöntemlerinden biridir (Özaydın, 1999). Serbest basınç deneyinden farklı olarak numuneye hücre basıncı uygulanarak zeminin tabii koşullar altında olduğu gibi Üç boyutlu yüklenmesi sağlanır. Deney iki aşamalı olarak tarif edilebilir:

• Aşama 1: Zemin tabakaları arazi şartlarında belirli jeolojik yüklerin etkisi altındadır. Böyle bir ortamdan alınan numuneye, deneye tabii tutulmadan önce her üç doğrultuda hidrostatik gerilme uygulayarak arazi koşullarına yaklaşılmaya çalışılır. Hücre basıncı olarak adlandırılan bu gerilme, drenajlı yada drenajsız durumda uygulanabilir.
• Aşama 2: Numuneye tek doğrultuda eksenel basınç uygulanarak, gerilme deformasyon değişimleri kaydedilir. Kırılmanın gerçekleştiği gerilme belirlenir. Yükleme hızı zeminin permeabilitesine bağlı olarak belirlenir. Bu aşama da, drenajlı ya da drenajsız gerçekleştirilebilir. Drenaja izin verilmediği takdirde, boşluk suyu basıncında oluşan değişim; drenajlı durumda ise numunenin hacim değişikliği saptanmaktadır. Deney, farklı konsolidasyon ve drenaj durumları için uygulanabilir niteliktedir. Numune konsolidasyonlu drenajlı, konsolidasyonlu drenajsız ve konsolidasyonsuz drenajsız deney yöntemleri ile yüklenerek kırılmanın gerçekleşmesi sağlanır.

1. Konsolidasyonlu-drenajlı (CD veya S deneyi): Yavaş deney olarak da bilinir. Hidrostatik yükleme ve eksenel yükleme (kesme) aşamalarının her ikisinde de drenaja izin verilir. Kesme, boşluklarda ilave basınç oluşmayacak yavaşlıkta yapılır. Bundan dolayı, efektif ve toplam gerilmeler birbirine eşit olmaktadır. Hacim değişikliği ölçülebilir.
2. Konsolidasyonlu-drenajsız (CU veya R deneyi): Konsolidasyonlu-Çabuk deney olarak adlandırılabilir. Hidrostatik yükleme aşamasında drenaja izin verilerek numunenin konsolide Olması (yumuşaması) sağlanırken, eksenel yükleme aşamasında drenaj vanası kapatılır. Numune tamamen konsolide olduğunda eksenel yüklemeye başlanmalıdır.
3. Konsolidasyonsuz-drenajsız (UU veya Q deneyi): çabuk deney olarak da ifade edilebilir. Gerek hücre basınç mm uygulanmasında, gerekse eksenel yüklemede drenaja müsaade edilmez. Hücre basıncı uygulanır uygulanmaz eksenel yüklemeye başlanılmalıdır.


Üç eksenli basınç deneyi, genellikle kendini tutabilen, kohezyonlu zeminler için uygulanan bir yöntem olmakla birlikte, deney yönteminde yapılacak birtakım değişiklikler sayesinde kohezyonsuz, akıcı zeminlerde de tatbik edilebilir. Kohezyonsuz zeminlerde üç eksenli basınç deneyinin uygulanma yöntemine, "Deney Yönteminin Değerlendirilmesi" bölümünde yer verilecektir.
Deneyde, numuneye birbirine dik üç doğrultuda asal gerilmeler uygulanmaktadır. En büyük gerilme σ1, en küçük gerilme σ3, orta eksenel gerilme ise σ 2 olmak üzere, deney başında;
σ1 = σ2 = σ3 (8.1)
denklemine eşittir Deney süresince;
σ2 = σ3 (8.2)
olacaktır. σ1 ise kırıma gerçekleşinceye kadar arttırılacaktır. Deney sırasında en büyük gerilme olan σ1 uygulanan eksenel gerilme ile hücre basıncının toplamına eşittir. Numuneye uygulanan eksenel gerilme (σ1- σ3), deviator gerilme olarak adlandırılır. Kayma mukavemeti parametrelerini belirlemek üzere numuneye, konsolidasyonsuz-drenajsız üç eksenli basınç deneyi yapılmıştır. Oluşabilecek hataları minimum düzeye indirmek üzere numune üç kez deneye tabi tutulmuştur.

DENEYDE YAPILAN KABULLER
• Gerilme ve boy değişimleri üniformdur.
• Deney süresince numune hacmi sabit kalır.
• Numune ile alt ve üst başlıklar arasında sürtünme yoktur.
• Numune boyutunun