Presiyometre Deneyi

Presiyometre deneyi, çok yumuşak-yumuşak zeminlerden başlayarak, kaya ortama kadar, elastisite modülü 200000 kg/cm²‘ye kadar olan kayaçların mekanik karakteristiklerini belirler. Teknik bakımından deneyin prensibi, sondaj deliği içinde belli seviyelerde, aletin kuyuya indirilen kısmı ile meydana getirilen radyal basınçların, kuyu cidarında oluşturduğu deformasyonlara karşıt gelen hacim-basınç grafiğinin değerlendirilmesinden ibarettir. Sahada yapılan ölçümlerde Menard Presiyometresi kullanılmıştır.

Menard Tipi (Kuyu) Presiyometre (MPM)
Menard tarafından geliştirilen bu presiyometre sondaj delgisi içerisinde yapılmaktadır. Presiyometre hücresi çapının sondaj delgi çapından bir miktar küçük olması nedeniyle hücre sondaj içerisinde istenen derinliğe indirilebilmektedir.
Sistem presiyometre hücresi ve kontrol/ölçüm ünitesi olmak üzere iki üniteden oluşmaktadır.
Presiyometre hücrelerinin çapları değişik modellerde 70 mm ila 82 mm, boy/çap oranları ise 4.2 ila 7.4 aralığında değişmektedir. Deney derinliğine yerleştirilen presiyometre hücresi yüzeydeki kontrol ünitesine plastik tüplerle bağlıdır.
Presiyometre sondası şişirilebilen bir esnek lastik membran olup kendi içerisinde ortada yer alan bir ölçüm hücresi ve ünitenin alt ve üst uçlarına ölçüm hücresinin mümkün olduğunca ışınsal genleşmesini sağlamak amacıyla yerleştirilmiş iki adet koruyucu hücreden oluşmaktadır. Zorlu zemin koşullarında lastik membranın hasar görmemesi amacıyla tüm hücre esnek çelik şeritlerden oluşan bir kılıf (‘Çin feneri’) içerisine alınmaktadır.
Kontrol ünitesine bağlı basınçlı bir gaz (CO2 vb.) tankından koruyucu hücrelere basınç uygulanır. Aynı basınç ortada yer alan ölçüm hücresine bağlı olan kontrol ünitesindeki sıvı tankına da uygulanmaktadır. Koruyucu hücreler gaz ile, ölçüm hücresi ise sıvı ile şişirilmektedir. Ölçüm hücresi koruyucu hücrelerin varlığı nedeniyle zemine sadece yatay yönde ışınsal basınç uygular ve hücre yanal yönde genişler. Hücrenin yanal yönde hacimsel genleşmesinin boyutu da kontrol ünitesindeki sıvı tankında yer alan hacim ölçer sistem tarafından kaydedilir. Hücrenin yanal deformasyonlarının hücreye giren sıvı miktarı ile ölçüldüğü bu sistemler literatürde Tip 1 presiyometreler olarak tanımlanmaktadır.

Presiyometre deney tekniğinde sistemin kalibrasyonu deney sonuçlarının doğru yorumlanması açısından son derece önemlidir. Yumuşak zeminlerde basınç düzeltmesi, sert zemin ve zayıf kayalarda ise hacim düzeltmesi deney sonuçlarını önemli ölçüde etkilemektedir. Mair ve Wood (1987), tekniğine uygun ve hassas bir kalibrasyon yapılmadığı durumlarda presiyometre deneyinin hiçbir şekilde işe yaramayacağını ifade etmişlerdir.
Presiyometre hücresinin şişmeye karşı direnci
Presiyometre hücresi, lastik membran ve ‘Çin feneri’ olarak adlandırılan ince yarıklı koruyucu bir metal ile kaplanmıştır. Presiyometre hücresi, açık havada basınç uygulanarak şişirilir ve her basınç kademesinde hücrenin hacmi kaydedilerek basınç-hacim grafiği çizilir.
Kalibrasyon eğrisinde saha deneyi esnasında kaydedilen hacim değişimi değerine, karşıt gelen basınç değeri okunur ve bu değer deneyde uygulanan basınç değerinden düşülerek düzeltilmiş basınç değeri elde edilir.

Presiyometre Deneyi esnasında kontrol ünitesinde yer alan manometre zemin yüzeyindeki basıncı göstermektedir. Ancak kontrol ünitesini presiyometre ünitesine bağlayan plastik tüpler sıvı ile doludur ve deney noktasına hidrostatik basınç uygulamaktadır. Dolayısıyla deney noktasındaki reel basınç, kontrol ünitesi manometre basıncı + hidrostatik basınç olarak düzeltilmelidir. Diğer bir deyişle, kontrol ünitesi ile ölçüm hücresi orta noktası arasındaki kot farkı ile sıvının birim ağırlığı çarpılarak elde edilen basınç değeri kontrol ünitesinde okunan basınca eklenmelidir.
Bunların dışında elektronik basınç ve deformasyon ölçerlerin periyodik olarak kalibrasyonları yapılmalıdır.
Sonuç olarak, presiyometre eğrisinin teşkilinde düzeltilmiş basınç ve hacim değişimi değerleri kullanılmalıdır. İlgili düzeltmeler yapılmaksızın elde edilen presiyometre eğrisinde farklılıklar ortaya çıkabilmektedir.

Yüzeysel temellerde oturmaların hesaplanmasına yönelik yarı ampirik yöntem Menard ve Rousseau (1962) tarafından büyük ölçekli yükleme deneylerinde yaptıkları ölçümler değerlendirilerek geliştirilmiştir. Menard ve Rousseau (1962) oturma miktarının hesaplanması için Bağıntı (3.27)’deki eşitliği önermişlerdir.

Burada; : oturma, : net temel gerilmesi, : temel genişliği, : temel uzunluğu, olup referans temel genişliği, : Menard reolojik faktörü (Tablo 3.2), ve : şekil faktörleri (Şek. 3.25), : deviatör/kayma gerilmelerinin hakim olduğu zondaki presiyometre modülü ve : izotropik gerilmelerin hakim olduğu bölgedeki presiyometre modülüdür. Bu bağıntıda birinci terim deviatörik gerilmelerin yarattığı oturma, ikinci terim ise izotropik gerilmelerin yarattığı konsolidasyon oturmalarına karşıt gelmektedir. ve modülleri Menard Presiyometre modülünden ( ) aşağıda tariflenen yöntemle hesaplanmaktadır:
i. Temel altında herbiri kalınlığında 16 katman teşkil edilir ( derinliğe kadar) ve Şek. 3.26’da gösterildiği gibi 5 tabaka teşkil edilir (Kalınlıkları: ; ; ; ; olan tabakalar). ii. değeri birinci tabaka ( ) içindeki Menard modülü değerlerinin ortalamasıdır. iii. Her bir tabaka için harmonik ortalama modülleri hesaplanır. Örneğin derinlikler arasındaki üçüncü tabaka için Bağıntı kullanılır.