Triplex Konsolidasyon Aparatı

Toprak Konsolidasyon Teorisi ve Çalışma Prensipleri

QualiTCA™ Triplex Konsolidasyon Cihazı, kohezyonlu toprak numunelerinde deformasyon ve dikey sıkıştırma arasındaki doğrudan ilişkiyi değerlendirmek için Karl Terzaghi'nin tek boyutlu konsolidasyon teorisini uygular. Her toprak numunesi sert bir metal kesme halkasının içinde bulunduğundan, yanal genişleme önlenir (ε _x = ε _y = 0), bu da tüm hacim azalmasının ve gözenek sıvısı drenajının dikey eksen boyunca gerçekleşmesini sağlar.

Doymuş bir toprak örneğine statik dikey bir yük uygulandığında, toprak boşluklarında hapsolmuş gözenek suyu ilk gerilimi taşır ve aşırı gözenek sıvısı basıncı ( u ) oluşturur. Zamanla, bu basınçlı gözenek suyu, numune sınırlarında bulunan gözenekli taş disklerden yavaşça dışarı çıkarak yükü doğrudan katı toprak iskeletine aktarır:

σ' = σ - u

(Burada σ' toprak mineral iskeleti tarafından taşınan etkin dikey gerilme, σ toplam uygulanan dikey gerilme ve u iç gözenek suyu basıncıdır).

Sıvı dağılım hızı ve dikey sıkıştırma, tek boyutlu konsolidasyonu yöneten denkleme uyar:

∂u / ∂t = c _v (∂ ² u / ∂z ² )

• c_v: Toprak konsolidasyon katsayısı
• z: Dikey drenaj yolu uzunluğu
• t: Geçen test süresi

Hesaplanan Toprak Sıkıştırılabilirlik Parametreleri

Test laboratuvarları, artan yükleme ve boşaltma dizileri altında numune deformasyonunu izleyerek, aşağıdaki hususları belirlemek için tam sıkıştırma eğrisini (boşluk oranı e'yi logaritmik dikey etkin gerilme log σ'ya karşı çizerek) değerlendirir:

  Void Ratio (e)
    |
 e₀ +---..
    |     ''--.. (Resilience / Rebound Curve)
    |           ''--.. 
    |                 \  <-- Preconsolidation Pressure (σ'p)
    |                  \
    |                   \  <-- Unit Sediment Compression Slope (Cc)
    |                    \
    +---------------------\--------->
                         Log Vertical Effective Stress (log σ')

• Birim Sediment Sıkıştırma İndeksi (C)_c): Bakir sıkıştırma hattı boyunca eğim, geçmişteki toprak gerilme seviyelerini aşan yükler altında uzun vadeli oturma miktarını belirler.
• Dayanıklılık Endeksi (C)_r / VS_s): Yük boşaltma sırasında geri tepme/şişme dalının eğimi, toprak matrisinin yay benzeri elastik geri kazanımını değerlendirir.
• Toprak Konsolidasyon Katsayısı (c)_v): Birincil oturma oranı, Casagrande logaritmik zaman (log t) yöntemi veya Taylor karekök zaman (√t) yöntemi kullanılarak deformasyon-zaman verilerinden hesaplanır.
• Ön Konsolidasyon Basıncı (σ'_p): Toprak tabakasının jeolojik geçmişinde maruz kaldığı maksimum tarihsel dikey üst yük gerilimi.

Test Yöntemi ve QualiTCA™ Makine Konfigürasyonları

Test prosedürü, AASHTO T236, ASTM D3080, BS 1377-7 ve NF P094-071-1/2 dahil olmak üzere tanınmış jeoteknik standartlara uygundur. QualiTCA™ Triplex Konsolidasyon Cihazı, tek kirişli, iki kirişli veya üç kirişli konsolidasyon konteyner düzenlemeleri kullanarak üç numuneyi aynı anda test eden sağlam bir çelik yapı çerçevesine sahiptir.

1. Numune hazırlama: Bozulmamış toprak örnekleri, yanal sınır kısıtlamasını sıkı bir şekilde korumak için 30 cm² veya 50 cm² yüzey alanları için üretilmiş sert paslanmaz çelik kesme halkalarına doğrudan kesilir.
2. Konteyner Montajı ve Doygunluğu: Numune halkası, konsolidasyon kabının içindeki üst ve alt gözenekli taş diskler arasına yerleştirilir. Numunenin test döngüsü boyunca tamamen suya doymuş halde kalması için kap suyla doldurulur.
3. Kalibre Edilmiş Kol Yükleme Sistemi: Statik dikey basınç, üç farklı seri varyantında dengeli mekanik kaldıraç kolları vasıtasıyla uygulanır:
   • QualiTCA™ 1: 8 veya 7 yükleme kademesinde 12:1 ve 10:1 kaldıraç oranlarıyla yapılandırılmıştır. 30 cm²'lik numunelerde 12.5 kPa ile 800 kPa arasında, 50 cm²'lik numunelerde ise 12.5 kPa ile 400 kPa arasında basınç uygular.
   • QualiTCA™ 2: 9 veya 8 yükleme kademesinde 12:1 ve 10:1 kaldıraç oranlarıyla yapılandırılmıştır. 30 cm²'lik numunelerde 12.5 kPa ile 1600 kPa arasında, 50 cm²'lik numunelerde ise 12.5 kPa ile 800 kPa arasında basınç uygular.
   • QualiTCA™ 3: 10 veya 9 yükleme kademesinde ağır hizmet tipi 24:1 ve 20:1 kaldıraç oranlarıyla yapılandırılmıştır. Sert, yüksek derecede konsolide olmuş topraklar için 30 cm²'lik numunelerde 12.5 kPa ile 4000 kPa arasında ve 50 cm²'lik numunelerde 12.5 kPa ile 2000 kPa arasında basınç sağlar.
4. Deformasyon Edinimi: Dikey oturma, yük artışları boyunca kadranlı göstergeler (ayrı sipariş edilir) veya dijital yer değiştirme transdüserleri kullanılarak ölçülür ve aşırı gözenek basıncının tamamen dağılmasını sağlamak için her yük kademesi için 0.1 dakikadan 24 saate kadar yer değiştirme aralıkları kaydedilir.