EPB TBM'lerde kullanılan köpüklerin özelliklerinin killi bir zeminin şartlandırılmasına etkileri

Abstract

Tez çalışmasının temel amacı köpük karakteristikleri (köpük kimyasalı yoğunluğu, köpük yarı-ömrü, köpük plastikleşme etkisi) ile şartlandırma karakteristiği (optimum FIR, penetrasyon, güç tüketimi, yapışma, kesme dayanımı) arasındaki ilişkileri-trendleri incelemektir. Ayrıca, şartlandırma deney sonuçları arasındaki ilişkiler-trendler de incelenmiştir. Deneylerde üç baz köpük, iki aşınma önleyici ve bir anti-kil (yapışma önleyici) köpük kimyasalı kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan köpük kimyasallarının özellikleri köpük kimyasalı yoğunluğu, köpük yarı-ömrü deneyleri ve köpüğün plastikleşme etkisi (standart kum-köpük karışımında yayılma tablası) deneyi ile ölçülmüştür. Zemin numunesinin karakteristiklerini belirlemek amacıyla doğal nem içeriği, Atterberg kıvam limitleri (likit ve plastik limitler) ve boyut dağılım deneyleri (elek analizi ve hidrometre) yapılmıştır. Zemin+köpük karışımının karaktersitiklerini belirlemek için güç ve yapışma ölçümlü mikser deneyi, konik penetrometre deneyi ve cep tipi kanatlı kesme (vane shear) deneyi yapılmıştır. Zemin+köpük karışımının karaktersitiklerini ve köpüğün plastikleşme etkisini belirlemek için kullanılan köpükler sabit köpük konsantrasyonunda (Cf = %3), sabit köpük genleşme oranında (FER = 15) ve sabit su içeriğinde (Wn = % 67) üretilerek, köpük enjeksiyon oranı %0 ile %40 arasında değiştirilmiştir. Bu çalışma sonucunda köpük yarı-ömrü arttıkça, yapışma ve kesme dayanımının arttığı görülmüştür. Bu durum kil numunelerde daha düşük yarı-ömürlü (dolayısı ile genellikle daha ucuz) köpük kimyasallarının tercih edilmesi gerektiğini göstermektedir. Ancak, yarı-ömrün çok düşük olması da köpüğün işlevini tam olarak yerine getirememesi riski oluşturabilecektir. Şartlandırma deneylerinin kendi aralarındaki ilişkilere bakıldığında ise yapışma ölçümlü karıştırma deney sonuçları kullanılarak zemin + köpük karışımının kesme dayanımının tahmin edilebileceği görülmüştür.