ZEMİN MEKANİĞİ II – TAM DERS NOTU

(İleri Zemin Davranışı, Konsolidasyon, Akım ve Dayanım Gelişimi)

---

1. ZEMİN MEKANİĞİ II’YE GİRİŞ

Zemin Mekaniği II, temel zemin mekaniği prensiplerinin üzerine kurulan ileri seviyede bir derstir. Bu dersin amacı:

• zemin davranışının zaman bağımlı yönünü açıklamak
• su akımı ve permeabiliteyi anlamak
• konsolidasyon teorisini derinleştirmek
• zemin dayanımının gelişimini incelemek
• gerçek mühendislik problemlerine yaklaşmak

Zemin Mekaniği I daha çok “ne olur?” sorusuna odaklanırken, Zemin Mekaniği II:

“neden olur ve zamanla nasıl değişir?” sorusuna odaklanır.

---

2. ZEMİNDE SU AKIMI (FLOW OF WATER IN SOILS)

Zemin mekaniğinde suyun hareketi, tüm davranışı belirleyen en kritik faktörlerden biridir.

Zemin içerisindeki su akımı:

• boşluk suyu basıncını etkiler
• efektif gerilmeyi değiştirir
• oturma hızını belirler
• dayanımı kontrol eder

---

2.1 DARCY YASASI

Zemin içinde su akımı laminer kabul edilir ve Darcy yasasına uyar.

$𝑞=𝑘\cdot 𝑖$

q=k⋅i

Burada:

• q = birim alandan geçen debi
• k = permeabilite katsayısı
• i = hidrolik eğim

---

2.2 HIDROLİK EĞİM

$𝑖=\frac{\mathrm{\Delta }ℎ}{𝐿}$

i=LΔh​

Su, enerji farkı nedeniyle hareket eder.

---

2.3 PERMEABİLİTE (GEÇİRGENLİK)

Permeabilite:

zeminin suyu iletme kapasitesidir

Zeminlere göre k değeri:

• çakıl → yüksek
• kum → orta
• kil → çok düşük

---

3. ZEMİNDE SU AKIMI TÜRLERİ

3.1 SERBEST AKIM

• açık drenaj
• hızlı su hareketi

3.2 KISITLI AKIM

• geçirimsiz tabaka
• basınç artışı.

---

3.3 AKIM AĞLARI (FLOW NETS)

Akım problemleri grafik olarak çözülür.

7

---

4. SEEPAGE (SIZMA) VE MÜHENDİSLİK ETKİLERİ

Sızma suyu:

• taban kaldırma kuvveti oluşturur
• şev stabilitesini azaltır
• taşıma gücünü düşürür

---

4.1 KALDIRMA BASINCI

$𝑢={𝛾}_{𝑤}\cdot ℎ$

u=γw​⋅h

---

5. KONSOLİDASYON TEORİSİ (DERİNLEŞTİRME)

Zemin Mekaniği I’de giriş yapılan konsolidasyon burada detaylandırılır.

---

5.1 TERZAGHI 1D KONSOLİDASYON

Zemin yük altında zamanla su kaybeder.

Süreç:

1. yük uygulanır
2. boşluk suyu basıncı oluşur
3. su dışarı çıkar
4. zemin sıkışır

---

5.2 KONSOLİDASYON DİFERANSİYEL DENKLEMİ

$\frac{\mathrm{\partial }𝑢}{\mathrm{\partial }𝑡}={𝑐}_{𝑣}\frac{{\mathrm{\partial }}^2𝑢}{\mathrm{\partial }{𝑧}^2}$

∂t∂u​=cv​∂z2∂2u​

---

5.3 KONSOLİDASYON KATSAYISI

${𝑐}_{𝑣}=\frac{𝑘}{{𝑚}_{𝑣}{𝛾}_{𝑤}}$

cv​=mv​γw​k​

---

5.4 OTURMA ZAMANI

• yüksek k → hızlı oturma
• düşük k → uzun süreli oturma

---

6. KONSOLİDASYON OTURMASI

6.1 BÜYÜK PROBLEM

Yumuşak killerde en kritik problemdir.

6.2 OTURMA FORMÜLÜ

$𝑆=\frac{{𝐶}_{𝑐}}{1+{𝑒}_0}𝐻\log \left(\frac{{𝜎}_{𝑓}^{\mathrm{\prime }}}{{𝜎}_0^{\mathrm{\prime }}}\right)$

S=1+e0​Cc​​Hlog(σ0′​σf′​​)

---

7. ZAMANA BAĞLI ZEMİN DAVRANIŞI

Zemin sadece yükle değil zamanla da değişir.

7.1 CREEP (SÜRÜNME)

• sabit yük altında deformasyon artar

7.2 RELAKSASYON

• sabit deformasyonda gerilme azalır

---

8. DAYANIMIN GELİŞİMİ

Zemin dayanımı zamanla değişir.

8.1 KONSOLİDASYON ETKİSİ

• su azalır
• efektif gerilme artar
• dayanım artar

---

8.2 UNDRAINED → DRAINED GEÇİŞ

• kısa vadede zayıf
• uzun vadede daha güçlü

---

9. ŞEVLERDE SU ETKİSİ

Sızma suyu şev stabilitesini ciddi şekilde etkiler.

• kayma yüzeyini zayıflatır
• efektif gerilme düşer
• güvenlik azalır

---

10. ZEMİNDE BOŞLUK SUYU BASINCI

10.1 ARTAN BASINÇ

• efektif gerilme düşer
• sıvılaşma riski artar

10.2 AZALAN BASINÇ

• zemin sıkılaşır
• dayanım artar

---

11. SIVILAŞMA MEKANİĞİ (DETAY)

Deprem sırasında:

1. kum sıkışır
2. su basıncı artar
3. efektif gerilme sıfıra yaklaşır
4. zemin sıvı gibi davranır

---

12. SAYISAL MODELLEME (GİRİŞ)

Zemin Mekaniği II’de artık:

• PLAXIS
• FLAC
• FEM analizleri

kullanılır.

---

12.1 SONLU ELEMANLAR

Zemin küçük parçalara bölünerek çözülür.

---

13. MÜHENDİSLİK YORUMU

Zemin Mekaniği II şunu öğretir:

“Zemin statik değil, dinamik ve zamana bağlı bir sistemdir.”

---

14. GENEL SİSTEM HARİTASI

Zemin Mekaniği II
│
├── Su Akımı
├── Permeabilite
├── Konsolidasyon
├── Oturma
├── Creep
├── Dayanım Gelişimi
└── Sıvılaşma

---

15. SONUÇ

Zemin Mekaniği II’nin temel mesajı:

• su hareketi → gerilme değişimi
• gerilme değişimi → dayanım değişimi
• zaman → tüm sistemi değiştirir