Numune Alma

  Zeminden Numune Alma Usulü

  Kayadan Numune Alma Usulü

  Yeraltı Suyundan Numune Alma Usulü

 


 

Numune Alma Usulleri

 

3.3.1. Zeminde Numune Alma Yöntemleri

Zemin numunelerinin elde edilmesi için kullanılan yöntemler, genel olarak aşağıda verilen gruplara ayrılabilir:

(a)   Sondaj yoluyla numune alma (karot numunesi, sürekli numune alma)

(b)   Standart ve Özel Numune alıcı kullanılarak numune alma

(c)   Blok numune alma

Bu üç numune alma yönteminin birlikte kullanılması mümkündür. Bazı durumlarda, bu üç numune alma yönteminin birlikte kullanılması jeolojik şartlara ve etüdün amacına bağlı olarak gerekli olabilir.

 

Numune alma yöntemleri; A, B ve C olmak üzere 3 kategoriye ayrılır. Verilen zemin şartları için, Tablo 1 ve Tablo 2 kolon 9’da verildiği gibi zemin numunelerinin (EN 1997-2 standardında tarif edildiği gibi) laboratuvar kalite sınıfının en iyi şekilde elde edilmesi bu numunenin hangi kategori ve kalite sınıfında alındığına bağlıdır.

  • Kategori A numune alma yöntemleri: Kalite sınıfı 1 ila kalite sınıfı 5 olarak elde edilen numuneler,
  • Kategori B numune alma yöntemleri: Kalite sınıfı 3 ila kalite sınıfı 5 olarak elde edilen numuneler,
  • Kategori C numune alma yöntemleri: Sadece kalite sınıfı 5 olarak elde edilen numuneler

Kategori A numune alma yöntemi kullanılarak, sadece kalite sınıfı 1 veya kalite sınıfı 2 olan numuneler elde edilebilir. Bu yöntem ile numune alma işlemi veya numunenin taşınması sırasında, zemin örselenmeden veya çok az örselenerek numunenin elde edilmesi hedeflenir. Bu yöntem ile alınan numunenin boşluk oranı ve su içeriği, arazideki boşluk oranı ve su içeriği ile uyumludur. Zeminin kimyasal bileşimi veya bileşenlerinde değişim olmamalıdır. Jeolojik tabakada olan değişimler gibi beklenmedik durumlar, daha düşük kalite sınıfı numunelerin elde edilmesi sonucu ortaya çıkabilir.

 

Kategori B numune alma yöntemi, kalite sınıfı 3’ten daha iyi bir numune alma kalite sınıfının elde edilmesine imkân vermez. Bu yöntemde, numune ile arazideki zeminin orijinal ortamın bütün bileşenlerini ihtiva etmesi ve zeminin doğal su içeriğinin korunması hedeflenir. Bu yöntemde, farklı zemin tabakaları veya bileşenlerinin genel dizilişi tanımlanabilir. Bu yöntemde, zeminin yapısı örselenmiştir. Jeolojik tabakada olan değişimler gibi beklenmedik durumlarda, daha düşük kalite sınıfı numunelerin elde edilmesi sonucu ortaya çıkabilir.

 

Kategori C numune alma yöntemi, kalite sınıfı 5’ten daha iyi bir numune alma kalite sınıfının elde edilmesine imkân vermez. Bu yöntem ile numunedeki zeminin yapısı tamamen değişecektir. Bu yöntemde, farklı zemin tabakaları veya bileşenlerinin genel dizilişi değişir. Bu durumda, arazideki tabakalar tam doğru bir şekilde tanımlanamaz. Numunenin su içeriği, numunenin alındığı zemin tabakasının doğal su içeriğini temsil etmez.

 

Tablo 5. Laboratuvar deneyleri için zemin numunesi kalite sınıfları ve numune alma kategorileri

Zemin özellikleri

Kalite sınıfı

1

2

3

4

5

Değişmeyen zemin özellikleri

 

 

 

 

 

Tane boyutu

 

 

 

 

 

Su muhtevası

 

 

 

 

 

Yoğunluk, yoğunluk indeksi, permeabilite

 

 

 

 

 

Sıkışabilirlik, kayma mukavemeti

 

 

 

 

 

Belirlenebilen özellikler

 

 

 

 

 

Tabakaların sırası

 

 

 

 

 

Tabaka sınırları - geniş

 

 

 

 

 

Tabaka sınırları - ince

 

 

 

 

 

Atterberg limitleri, tane yoğunluğu, organik içerik

 

 

 

 

 

Su muhtevası

 

 

 

 

 

Yoğunluk, yoğunluk indeksi, porozite, permeabilite

 

 

 

 

 

Sıkışabilirlik, kayma mukavemeti

 

 

 

 

 

EN ISO 22475-1’e göre numune alma kategorisi

Kategori A

 

Kategori B

 

C

 

Türkiye’de zemin araştırma sondajların neredeyse tamamına yakınında “Şelbi” veya “UD Örselenmemiş Numune” olarak tanımlanan farklı çaplarda ve et kalınlıklarında Tablo 8 Satır 1’de verilen “İnce Çeperli Açık Tüplü Numune Alıcı (OS-TW)” tipinde numune alıcılar kullanılmaktadır.  Yaygın olarak kullanılan Şelbi tüpleri geometrik özellikleri Tablo 6‘da özetlenmiştir. Ayrıca, Standart Penetrasyon Deneyi “SPT” esnasında alınan ve “D Örselenmiş Numune” olarak tanımlanan Tablo 8, satır 6’da verilen Silindir (S-SPT) tipinde numune alıcılar kullanılmaktadır.

 

TS EN ISO 22475-1 6.4.2 bölümünde İnce Çeperli Açık Tüplü Numune Alıcı (OS-TW) tipinde numune alıcılar için detayı verilen kriterler dikkate alınması halinde ilgili Kategori/Kalite Sınıfı (farklı zemin koşullarından A/1,B/3,A/2) değerleri elde edilebileceği unutulmamalıdır.  Bu Kategori/Kalite Sınıfı bu teknik ile elde edilebilecek üst seviyedir.  Standart dışı numune alıcılar kullanılması halinde bu değerlerin sağlanması mümkün değildir.  TS EN ISO 22475-1 uyarınca İnce Çeperli Açık Tüplü Numune Alıcıların sağlaması gereken asgari kriterler aşağıda sıralanmıştır: 

  • Numune alıcı tüpün malzemesi sert, korozyona dirençli ve pürüzsüz yüzeye sahip olmalıdır.
  • Tüp çeper kalınlığı zeminde ilerleme esnasında bükülmelere dirençli olacak şekilde seçilmelidir.
  • Kenar koniklik açısı 5° ’yi geçmemelidir,
  • Alan oranı (AR); Numune alıcının Dış Çapı (OD) ve İç Çapı (ID) olmak üzere,
     
    AR=OD2-ID2ID2*100  oranlaması ile numunenin mekanik örselenmesini belirleyen önemli faktörlerden biridir. İnce Çeperli Açık Tüplü Numune Alıcılarda %15 den az olmalıdır.

Literatürde yayınlanan bazı farklı numune alıcılar için hesaplanan geometrik özellikler Tablo 7 ‘de özetlenmiştir. 

Geoteknik Arazi Karakterizasyonunun başarısı TS EN ISO 22475-1 uyarınca, farklı tip zeminlerde doğru numune alma yöntemleri ve alıcıları kullanılmasıyla doğru orantılıdır.  Farklı zemin koşulları için uygun kategori ve kalite sınıfı tasnifi Şekil 3, Tablo 8 ve Tablo 9‘da özetlenmiştir.

 

Tablo 6.  Türkiye’de Kullanılan Şelbi Tüpü “Örselenmemiş Numune (UD)”
Tipik Geometrik Özellikleri

Numune Alıcının

Adı

Uzunluğu

(mm)

Kalınlığı

(mm)

İç çapı

(mm)

Dış çapı

(mm)

L/D      oranı

Alan oranı (%)

Kesici başlık koniklik açısı (°)

Tipi

L

t

ID

OD

L/D

AR

 

UD55

450

2.0

56.3

60.3 (2”)

7.7

14.7

14

İtmeli

UD55

450

2.5

55.3

60.3 (2”)

7.8

18.9

14

İtmeli

UD76

580

2

72.1

76.1 (2½”)

7.8

11.4

13

İtmeli

UD76

580

3

70.1

76.1 (2½”)

7.9

17.9

13

İtmeli

UD89

650

3

82.9

88.9 (3”)

7.6

15.0

12

İtmeli

UD89

650

4

80.9

88.9 (3”)

7.7

20.8

12

İtmeli

Alan Oranı Kriterini sağlayan AR = %14.7 < %15.0

Alan Oranı Kriterini sağlamayan AR = %18.9 > %15.0

Numune Alıcı Kesici Başlık Koniklik Açısı kriterini sağlamayan > 5°

 

Tablo 7.  Literatürde Yayınlanmış Farklı Numune Alıcılar için Geometrik Özellikler

Numune Alıcının

Adı

Uzunluğu

(mm)

Kalınlığı

(mm)

İç çapı

(mm)

Dış çapı

(mm)

İçteki açıklık

B/t      oranı

L/D      oranı

Alan oranı (%)

Kesici başlık koniklik açısı(°)

Tipi

L

t

Dc

De

ICR

B/t

L/D

AR

OCA

JPN1,3

1000

1.5

75

76.5

0%

52

13.1

7.5

6

Piston

Laval1,4

660

4

208

218

0%

54

3.1

10.

5

Dönel

Şelbi2

910

1.65

72

76.2

<1%

46.2

11.9

14.2

21

İtmeli

GP-S5

1000

11.8

71.2

95

0.28%

8.1

10.5

78

~14.5

Piston

GP-TR5

1000

14.8

72.1

101.6

1.50%

6.9

9.8

105

~20.9

Dönel

Geonor761

585

2

76

80

0%

40

7.3

11

15

Piston

NGI541,3

585

2

76

80

0.60%

6.2

11.8

44

5

Piston

NGI953

1000

2.6

95

101.6

0.8-1.3%

38.5

9.8

11

16

Piston

1. Tanaka ve d. 1996; 2. ASTM D1587; 3. Lunne ve d. 2006; 4. Konrad ve d. 1995; 5. Kiso Jiban Consultants

 

 

 

 

Numune Alıcı Tanımı

Açıklama

Numune Alıcı Tipi

Kategori/ Kalite Sınıfı *

j

Standart Penetrasyon Deneyi ile Numune Alıcı

SPT

S-SPT

B/4

k

İnce Çeperli Açık Tüplü Numune Alıcı

Şelbi

OS-TW

A/1 - A/2

B/3

l

İnce Çeperli Sabit-Pistonlu Numune Alıcı

Pistonlu Numune Alıcı

PS-TW(S)

A/1

B/3

m

İnce Çeperli Hidrolik-Pistonlu Numune Alıcı

Pistonlu Numune Alıcı

PS-TW(H)

A/1

B/3

n

Mazier/IMAZ Yaylı Dönel Üç Tüplü Otomatik Numune Alıcı

Üç Tüplü Karot Numune Alıcı

CS-TT

A1

o

Jelli (Gel Push) Dönel Tek Tüplü Numune Alıcı (Sekmanlı - D /Sekmansız - R)

GP-R ve GP-D

LS (CS-ST)

A1

p

Jelli (Gel Push) Dönel Üç Tüplü Numune Alıcı

GP-Tr

CS-TT

A1

q

Jelli (Gel Push) Sabit (Hidrolik) Piston Numune Alıcı

GP-S

PS-TW(H)

A1

* Tablo 9,  Sütun 6 uyarınca kategori/kalite sınıfı tasnif edilebilir.

Şekil 3.  Numune alma tiplerinin şematik gösterimi ve kategori/kalite sınıfı tasnifi

 

 

 

 

Tablo 8. Numune kullanıcı ile numune alma (TS EN ISO 22475-1, Çizelge 2)

 

 

 

Tablo 9. Farklı tip zeminlerde numune alma kategorilerine göre numune alma yöntemlerine örnekler (TS EN ISO 22475-1, Çizelge 4)

 

Kayada Numune Alma Yöntemleri

Kayaç numunelerinin elde edilmesi için sondaj ile numune alma ve blok numune alma yöntemi genellikle kullanılır.  Kayaçlardan alınan numune tipleri ise;

  1. Karot (sağlam ve sağlam olmayan)
  2. Kırıntılar ve karotla birlikte gelen kalıntılar
  3. Blok numuneler

şeklinde gruplandırılır.  Kayaçlardan numune alma yönteminde de zeminde olduğu gibi üç kategori kullanılmaktadır (TS EN ISO 22475-1):

  • Kategori A numune alma yöntemi
  • Kategori B numune alma yöntemi
  • Kategori C numune alma yöntemi

Sondaj yöntemleri ve farklı donanımlarla alınabilecek kaya numuneleri kategorileri Tablo 10’da özetlenmiştir.

 

Tablo 10. Farklı tip kayaçlarda numune alma kategorilerine göre numune alma yöntemlerine örnekler (TS EN ISO 22475-1 Çizelge 5)

 

 

Kategori A numune alma yöntemi kullanıldığında, kaya numunesi alma işlemi sırasında kayanın yapısında az veya hiç örselenme olmadan kaya numunelerin elde edilmesi amaçlanır. Kaya numunesinin dayanım ve deformasyon özellikleri, su içeriği, yoğunluğu, porozitesi ve geçirimliliği arazi değerleriyle uyumlu olmalıdır. Kaya kütlesinin bileşenlerinde veya kimyasal birleşiminde herhangi bir değişiklik bulunmamalıdır. Jeolojik şartların değişmesi gibi belirli ön görülemeyen durumlar, daha düşük kaliteli numunelerin elde edilmesine sebep olabilir.

Kategori B numune alma yöntemi kullanıldığında, alınan kaya numunelerinin arazideki kaya kütlesinin tüm bileşenlerinin bozulmamış oranlarını içermesi amaçlanır. Kaya parçacıkları, kayanın dayanım ve deformasyon özelliklerini, su içeriğini, yoğunluğunu ve porozitesini içermelidir. Kategori B numune alma yöntemi kullanıldığında, kaya kütlesindeki genel süreksizlik düzeni tanımlanabilir. Kaya kütlesi yapısının zarar görmesi durumunda kaya kütlesinin dayanım ve deformasyon özellikleri, su içeriği, yoğunluğu, porozitesi ve geçirimliliği de zarar görür. Jeolojik şartların değişmesi gibi belirli ön görülemeyen durumlar daha düşük kaliteli numunelerin elde edilmesine sebep olabilir.

Kategori C numune alma yöntemi kullanıldığında, kaya kütlesinin yapısı ve süreksizliği tamamıyla değişir. Kaya numuneler parçalanmış olabilir. Kaya kütlesinin bileşenlerinde veya kimyasal birleşiminde bazı değişiklikler meydana gelebilir. Kaya tipi ile matrisi, dokusu ve yapısı tanımlanabilir.

Türkiye’deki geoteknik projelerin sondajlarında sıklıkla karşılaşılan ve kaya kalitesi düşük (örneğin RQD (%) değeri sıfır veya oldukça düşük), “ayrışmış kaya” olarak tanımlanan birimler sondaj ve numune alımı sırasında özel dikkat gerektirmektedir. Kimi zaman bu birimin, orijinalinde o halde olmadığı, ancak yanlış sondaj yöntemleri vb. nedeniyle ile “ayrışmış kaya” haline geldiği ve o şekilde raporlandığı görülmektedir. Bu da yine sondajı yapan firma ve profesyonellerin alanında uzman/tecrübeli olmalarının, doğru planlama yapılması ve doğru sondaj tekniği ve ekipmanlarının kullanılmasının önemini ortaya koymaktadır. Kimi zaman ise sondaj loglarında gerçekte “ayrışmış kaya/zemin” sınırında olan bu birimler “kaya” olarak tanımlanarak, kimi zaman “karot numune alınamamıştır” denerek geçilmektedir. Bu tür malzemelere rastlandığında, uzman mühendis tarafından uygun görülmesi halinde, SPT ve/veya presiyometre deneylerinin yapılması, örselenmiş numuneler alınması önerilebilir. Sınıflama olarak kaya ve zemin arasında, geçiş malzemesi, diyebileceğimiz bu malzemeler ve sırf bu malzemelerin doğru karakterizasyonu ve davranışı konulu uluslararası konferanslar düzenlenmektedir. Bu birimlerin ayrı bir dikkat gerektirdiği göz önünde bulundurulmalıdır.

 

Yeraltı Suyundan Numune Alma Yöntemleri

Yeraltı suyu numune alma yöntemleri ihtiyaca göre seçilmelidir. Yeraltı suyu numune kalitesi; sondaj nedeniyle suda oluşan kirlilik miktarı veya suyun orijinal bileşeninde bulunan asılı madde, ayrışmış gaz ve tuzlar gibi maddelerin miktarı ile karakterize edilir. Yeraltı suyu numunesi genellikle projede yeraltı suyunun betona olan zararlarını ve doğal korozyon etkisini tayin etmek için alınır. Numune alıcı kuyu tabanında veya duvarında türbülansa sebebiyet vermeyecek şekilde su girişini sağlamak için önceden tayin edilen derinliğe yavaşça indirilmeli, suyun dolma ve tahliye sırasında hava ile teması kesilmelidir.

 


Numune şişelerini taşımak için ısı yalıtımlı veya soğutmalı dolap.Açıklama: IMG_2085     

 

Şekil 4.  Farklı yeraltı suyu numune alma ekipmanlarından genel görünüş

 

Yeraltı suyu numune alımı için çok farklı ekipmanlar kullanılmakla beraber (Şekil 4), asgaride bulunması gereken malzemeler;

  1. Hijyenik tek kullanımlık numune kabı veya hava sızdırmaz kapağa sahip temiz numune şişeleri,
  2. Sondaj sıvısının kuyudan tahliyesi maksatlı pompa,
  3. Yeraltı suyu numune alıcı – Vakumlu numune alıcı, beyler kovası vb.,
  4. Termometre,