Yüksek plastisiteli zeminlerin davranışları üzerinde çöp suyunun etkisi
The effect of landfill leachate on the behaviour of high plasticity soils
- Tez No: 172095
- Danışmanlar: DOÇ.DR. AYFER ERKEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2006
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 267
Özet
YÜKSEK PLASTİSİTELİ ZEMİNLERİN DAVRANIŞLARI ÜZERİNDE ÇÖP SUYUNUN ETKİSİ ÖZET Atıkların çevreye zarar vermeden uzaklaştırılması ve değerlendirilmesi amacı ile“Geri Kazanma, Değerlendirme, Yakma, Kompostlaştırma ve Düzenli Katı Atık Depolama”yöntemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Ülkemizde ve diğer birçok ülkede katı atıkların depolanması için düzenli katı atık depolama tesisleri en ekonomik ve çevre için en uygun yöntem olarak kabul edilmektedir. Katı atık depolama tesislerinde en önemli sorun yeraltı suyu kalitesini etkileyen sızıntı çöp sızıntı suyu oluşumudur. Çöp sızıntı suyunun bu zararlı etkilerini engellemek amacı ile permeabilitesi düşük malzemeden geçirimsiz kil şilte tabakaları oluşturulur. Oluşturulan şilte tabakalarının çöp sızıntı suyunu geçirme riskini en aza indirmek için çöp sızıntı suyu içindeki kimyasal maddeler ile zeminin geoteknik özelliklerinin belirlenmesi gerekmektedir. Çünkü zeminin geoteknik özellikleri üzerinde organik maddeler, pH ve iyon değişimi genel olarak etkili olmaktadır. Örneğin iyon konstrasyonundaki bir artışla veya iyon boyutu ve dielektrik sabitindeki bir azalış ile difüze çift tabaka bastırılır ve permeabilite katsayısı artar. Bu çalışmada kil şiltelerin farklı oranlarda sızıntı suyuna maruz kalması ve sızıntı suyu ile kil tabakanın etkileşim süresinin zeminin endeks özellikleri, statik ve dinamik davranışları üzerine etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Zeminin statik davranışları olarak; Atterberg limitleri, gerilme-şekil değiştirme, kayma mukavemeti parametreleri ve permeabilite konulan esas alınmıştır. Dinamik davranışlar olarak dinamik yükler altında zeminin gerilme-şekil değiştirme ve elastisite modülü incelenmiştir. Bu amaçla MH (yüksek plastisiteli süt) sınıfı zemine optimum su muhtevasının % 5, 10, 20, 30, 40, 50 ve % 100' ü oranında çöp sızıntı suyu katılarak Standart Proktor ile numuneler hazırlanmıştır. Hazırlanan numunelerin bir kısmı küre bırakılmadan hemen deneye alınırken diğerleri 1, 7, 30 ve 90 gün küre bırakılmıştır. Sızıntı suyunun Atterberg Limitleri üzerindeki etkisini belirlemek amacı ile zemine % 5, 20, 50 ve % 100 oranında çöp sızıntı suyu karıştırılarak numuneler hazırlanmıştır. Hazırlanan numunelerin bir kısmı küre bırakılmadan hemen deneye alınmıştır. Diğer numuneler ise 1, 7, 30, 90 ve 300 gün sure ile küre bırakılmıştır. Bu kür süreleri sonunda numuneler üzerinde likit limit ve plastik limit deneyleri yapılmıştır. Likit limit deney sonuçları göstermiştir ki zemin içindeki çöp sızıntı suyu oram artıkça likit limit artmaktadır. Likit limit tüm çöp sızıntı suyu oranlarında kür xvisüresindeki artışla artarak 30 günlük kür sonunda maksimum değere ulaşmıştır. Bu kür süresinden sonra, kür süresindeki artışla likit limit düşmeye başlamıştır. 300 günlük kür süresi sonunda ise likit limit başlangıç değerlerine geri dönmüştür. Plastik limit deneyleri sonucunda ise; çöp sızıntı suyu katkılı zemin numunelerinin plastik limit değerlerinin temiz zeminden daha düşük olduğu görülmüştür. Fakat çöp sızıntı suyu katılmış numuneler kendi aralarında değerlendirildiğinde çöp sızıntı suyu oranındaki artışla plastik limit değerinin arttığı gözlenmiştir. Plastik limit değeri de küre bırakılmamış numunelere göre kür süresindeki artışla artmıştır. 30 günlük kür sonunda 7 günlük küre göre plastik limit değerlerinde bir miktar düşme olmuştur. Fakat bu kür süresinden sonra çöp sızıntı suyu katılmış numunelerin plastik limitleri artarak 90 günlük kür süresi sonunda en büyük değerlerine ulaşmıştır. 300 günde ise plastik limit düşerek likit limit de olduğu gibi başlangıç değerlerine geri dönmüştür. Zeminin plastisite indisi de kür oranındaki artışla artmıştır. Kür süresindeki artışla likit limit de olduğu gibi 30 günlük kür sonunda maksimum değere ulaşmıştır. Bu kür süresinden sonra ise düşerek 300 günlük kür sonunda başlangıç değerlerine geri dönmüştür. Çöp sızıntı suyunun zeminin statik yükler altında gerilme-şekil değiştirme ve kayma direnci davranışı üzerine etkilerinin incelenmesi amacı ile kesme kutusu deneyleri yapılmıştır. Bütün zemin numuneleri konsolidasyona bırakılmadan kesilmişlerdir. Bu deneyler için % 5, 10, 20, 30, 40, 50 ve % 100 çöp sızıntı suyu oranlarında numuneler hazırlanmıştır. Hazırlanan bu numunelerin bir kısmı küre bırakılmadan, bir kısmı ise 1, 7, 30 ve 90 gün küre bırakıldıktan sonra kesme kutusu deneyine alınmıştır. Bu deneylerde normal gerilme seviyeleri 100, 200 ve 300 kPa olarak alınmıştır. 100 kPa normal gerilme seviyesinde çöp sızıntı suyu içeren numunelerin kayma mukavemetleri teiniz zemin numunesinden daha düşüktür. 7 güne kadar küre bırakılmış numunelerin kayma mukavemetleri 200 ve 300 kPa normal gerilme seviyelerinde artmıştır. 30 ve 90 gün küre bırakılmış numunelerin kayma mukavemetleri ise üç gerilme seviyesinde de azalmıştır. Çöp sızıntı suyu içeren numunelerde en büyük kayma gerilmesine temiz zemine göre daha düşük deformasyon seviyelerinde ulaşılmıştır. Ayrıca % 20 çöp sızıntı suyu oranından daha düşük çöp sızıntı suyu içeriğine sahip numunelerin kayma mukavemetlerinin çöp sızıntı suyu oranındaki artışla arttığı görülmüştür. Bu orandan daha büyük çöp sızıntı suyu oranlarında ise çöp sızıntı suyu oranındaki artışla kayma mukavemetleri azalmıştır. Fakat % 100 çöp sızıntı suyu oranında % 50 çöp sızıntı suyuna göre 100, 200 ve 300 kPa normal gerilme seviyelerinde bir miktar artış gözlenmiştir. % 20' den daha düşük çöp sızıntı suyu içeren numunelerin en büyük kayma gerilmesine ulaştıkları yatay deformasyon seviyeleri kür süresindeki artışla artmıştır. Bu orandan daha yüksek çöp sızıntı suyu içeriklerine sahip numunelerde en büyük kayma gerilmesine ulaşılan yatay deformasyon seviyeleri kür süresindeki artışla azalmıştır. Kesme kutusu deney sonuçlan kullanılarak zeminin kohezyon (c) ve içsel sürtünme açısı (0) üzerine çöp sızıntı suyunun etkisi incelenmiştir. % 30 çöp sızıntı suyu oranına kadar çöp sızıntı suyu oranındaki artışla zeminin kohezyonu (c) artmıştır. Zeminin içsel sürtünme açısı (0 ) ise azalmıştır. Bu çöp sızıntı suyu oranından sonra ise çöp sızıntı suyu oranındaki artışla c azalırken, 0 artmışta. Kür süresindeki artışla eve 0' deki değişim incelendiğinde 0' nin kür süresindeki artışla azaldığı, c ' nin ise arttığı görülmüştür. xvii% 5, 20, 50 ve 100 çöp sızıntı suyu oranı ile hazırlanmış numuneler ödometre deneyine tabi tutularak zeminin permeabilite katsayısı ve konsolidasyon katsayısı üzerine çöp sızıntı suyu oranının ve kür süresinin etkisi araştırılmıştır. Permeabilite küre bırakılmamış % 5 çöp sızıntı suyu içeren zemin numunelerinde temiz zemine göre artmıştır. % 20 çöp sızıntı suyu oranında ise permeabilite temiz zemine göre azalmıştır. Küre bırakılmamış % 50 ve % 100 çöp sızıntı suyu içeren numunelerin permeabiliteleri % 20 çöp sızıntı suyu içeren numuneye göre artmıştır. Fakat bu artışa rağmen permeabilite bu çöp sızıntı suyu oranlarında temiz zeminden daha düşüktür. 30 günlük kür sonunda ise % 5, 50 ve % 100 çöp sızıntı suyu içeren numunelerin permeabiliteleri temiz zeminden daha yüksektir. % 20 çöp sızıntı suyu oranına sahip numunenin permeabilitesi ise temiz zeminden daha düşüktür. Zeminin konsolidasyon katsayısı permeabiliteye benzer davranış göstermiştir. Yine % 5, 50 ve % 100 çöp sızıntı suyu içeren zemin numunelerinin konsolidasyon katsayıları temiz zeminden daha yüksektir. % 20 çöp sızıntı suyu içeren numenin konsolidasyon katsayısı temiz zeminden daha düşüktür. Permeabilitede olduğu gibi kür süresindeki artışla konsolidasyon katsayısı artmıştır. Bu çalışma kapsamında son olarak zeminin dinamik elastisite modülü ve gerilme şekil değiştirme davranışı üzerine kür oram ve kür süresinin etkisi incelenmiştir. Bu amaçla % 5, 20 50 ve % 100 çöp sızıntı suyu oranlarında Standart Proktor ile hazırlanmış numuneler küre bırakılmadan, 7 ve 90 gün süre ile küre bırakılarak dinamik üç eksenli deney sisteminde azalım deneylerine tabi tutulmuştur. Dinamik deney uygulamalarında numuneler doygun hale getirilmemiş ve konsolidasyona bırakılmamıştır. Numune içinden su geçirilmeyerek su geçişi sırasında numunenin yıkanarak çöp sızıntı suyunun etkisinin yok olmasının önüne geçilmiştir. Deney sonuçlarının karşılaştınlabilir olması için tüm deneylerde aynı dinamik yükler uygulanmıştır. Yapılan bu dinamik deneyler sonucunda zeminin eksenel boy değişiminin çöp sızıntı suyu oranındaki artışla arttığı görülmüştür. Buna ek olarak çöp sızıntı suyu içeren numunelerin eksenel boy değişimlerinin kür süresindeki artışla azaldığı kaydedilmiştir. Elastisite modülü üzerinde kür oranın ve kür süresinin etkisinin belirlenmesi için en büyük elestisite modülü ölçümü yapılmıştır. Bu ölçüm sırasında gerilme oranlan plastik şekil değiştirmelere izin vermeyecek şekilde 5 çevrimde bir kademeli olarak arttırılarak uygulanmıştır. Zemine çöp sızıntı suyu katılması ile en büyük elastisite modülü temiz zemin numunesine ait değere göre azalmıştır. Elastisite modülü üzerinde çöp sızıntı suyu oranın yanı sıra kür süresinin etkisini belirlemek amacı ile küre bırakılmamış numunelere ait değerler 7 ve 90 gün küre bırakılmış numunelere ait değerler ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda kür süresindeki artışla çöp sızıntı suyu katılmış numunelerin en büyük elastisite modülü değerlerinin bir miktar arttığı görülmüştür. Elde edilen bu veriler doğrultusunda başlangıç en büyük elastisite modülü üzerinde çöp sızıntı suyu oranın kür süresine göre daha etkin olduğu görülmüştür. Sonuç olarak bu çalışmada çöp sızıntı suyunun kimyasal yapısı içindeki organik ve inorganik maddeler geçirimsiz kil tabakaların mühendislik özellikleri üzerinde etkilidir. xviii
Özet (Çeviri)
THE EFFECT OF LANDFILL LEACHATE ON THE BEHAVIOUR OF HIGH PLASTICITY SOILS SUMMARY The methods of“Recycling, evaluation, burning, composting and regular solid waste land-fill”are widely used to utilise and remove the waste without harming the environment. Regular solid waste landfill is known as the most economic and the most suitable method for the environment in our country and many other countries. The most important problem for the landfill foundations is leachate wastewater which affects the quality of groundwater. For the purpose of impeding the harmful effects of leachate wastewater, impermeable clay mattress layers are made up of materials with low permeability. Chemical substances in the wastewater and geotechnical properties of the soil must be determined to minimise the risk of waste water permeability of the mattress layers since organic substances, pH and ion change generally affect the geotechnical properties of soils. For example, with an increase ion concentration or a decrease in ion dimension and dielectric constant diffuse double layer is pressed and consequently permeability coefficient increases. In this study, the confrontation of clay mattresses with wastewater in different rations and the effects of the interaction time of the waste water with the clay layer on the static and dynamic behaviour of soil were investigated. Atterberg limits, stress-strain, shear strength parameters and permeability values were studied as the static behaviours of soil. Stress-strain and elasticity module of soil under dynamic load were studied as the dynamic behaviours. For this purpose; wastewater, which is 5 %, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% and 100 % of optimum moisture content was added to MH (high plasticity silt) class soil and samples were prepared with Standard Proctor compaction. While some of the prepared samples were immediately tested without leaving for curing, the others were released into curing for 1, 7, 30 and 90 days. xixWastewater were mixed with soil with 5 %, 20%, 50% and 100 % ratios and samples were prepared to determine the effect of wastewater on Atterberg limits. Some of the prepared samples were immediately tested without releasing into curing. The other samples were released into curing for 1, 7, 30, 90 and 300 days. At the end of this curing time, liquid limit and plastic limit testes were made. The results of liquid limit test showed that the increase of waste water ratio in the soil causes the increase of liquid limit. Liquid limit increased with the increase of curing time for all of the wastewater ratios and reached maximum value at the end of 30 days-curing. After this curing time, liquid limit began to decrease with the increase of curing time. At the end of 300-days curing time, liquid limit returned to its initial value. From the results of plastic limit tests, it was seen that plastic limit values of wastewater added soil samples were lower than that of clear soil. But when the wastewater added samples evaluated between them, it was observed that plastic limit value increased with the increase of wastewater ratio. Plastic limit value increased with the increase of curing time when compared with the samples that hadn't been released into curing. At the end of the 30 days-curing, plastic limit values decreased with respect to the 7 days-curing. But after these curing times plastic limits of wastewater added samples increased and reached their maximum values at the end of 90 days-curing time. At the end of 300 days, plastic limit decreased and returned to its initial value like the liquid limit. Plasticity index of the soil increased with the increase of curing ratio. At the end of the 30 days-curing, it reached its maximum value with the increase of curing time like the liquid limit. After this curing time, it decreased and returned to its initial value at the end of the 300 days-curing. Direct shear tests have been conducted to examine the effects of wastewater on stress-strain and shearing resistance behaviour of soil under static loads. 5 %, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% and 100 % wastewater ratio samples were prepared for these testes. Some of the prepared samples weren't released into curing and some were released into curing for 1, 7, 30 and 90 days. Then all of them were loaded during shear box test. In these tests, normal stress levels were taken as 100, 200 and 300 kPa. Shear strengths of wastewater contained samples at 100 kPa normal stress level were lower than that of clear soil sample. Shear strengths of the samples, which were in the curing for 7 days, increased at 200 and 300 kPa normal stress levels. Shear strengths of the samples, which were in the curing for 30 and 90 days decreased at all of the three stress levels. Maximum shear stress of waste water contained samples was reached at lower deformation levels when compared to clear soil. Furthermore, it was seen that shear strengths increased for the samples with wastewater ratio lower than 20 %. At wastewater ratios, which were higher than this level, shear strengths decreased with the increase of waste water ratios. But at 100 % wastewater ratio, xxincrease of strength at 100, 200 and 300 kPa normal stress levels was observed when compared to samples with 50 % wastewater. Horizontal deformation levels of the samples, which contain less than 20 % wastewater, which they reached the maximum shear stress increased with the increase of curing time. In the samples, which contain more wastewater than this ratio, horizontal deformation levels, at which maximum shear stress was reached, decreased with the increase of curing time. The effect of wastewater on the cohesion (c) and angle of internal friction (^) of soil were examined by the execution shear box tests. Until the 30 % wastewater ratio, cohesion of soil increased with the wastewater ratio. Angle of internal friction of soil decreased. After this wastewater ratio, c decreased, ^ increased with the increase of wastewater ratio. When the changes of c and ^ with the increase of curing time, it was seen that ^ decreased and c increased with the increase of curing time. The samples which were prepared with 5 %, 20%, 50% and 100 % wastewater ratios subjected to odometer test and the effect of wastewater ratio and curing time on the permeability and consolidation coefficients of soils were investigated. Permeability of soil samples, which weren't released into curing and contain 5 % wastewater increased when compared to clear soil. At 20 % wastewater ratio, permeability decreased according to clear soil. The permeability of the samples which weren't released into curing and contain 50 % and 100 % wastewater increased with respect to the samples which contain 20 % wastewater. But despite to this increase, the permeability at these wastewater ratios is lower than that of clear soil. At the end of 30 days-curing, permeability of the samples, which contain 5%, 50% and 100% wastewater are higher than that of clear soil. The permeability of the sample, which contains 20 % wastewater, is lower than that of clear soil. Consolidation coefficient changes of soil were similar to that of permeability. Consolidation coefficients of the samples which contain 5%, 50% and 100% wastewater are higher than that of clear soil. Consolidation coefficient of the sample, which contains 20 % wastewater, is lower than that of clear soil. Consolidation coefficient increased similar to permeability with the increase of curing time. In this study finally the effects of curing ratio and curing time on the dynamic elasticity module and stress-strain behavior of soil were studied. For this purpose, part of 5 %, 20%, 50% and 100 % wastewater ratio samples which were prepared with Standard Proctor compaction weren't released into curing and some of these samples were released into curing for 7 and 90 days and subjected to degradation tests in the three axial testing system. Samples are not saturatiod and are not consolidated during the dynamic tests. No water was passed through the sample. So xxias to preserve wastewater affect. The same dynamic loads were used in all of the tests in order to compare test results. As a result of these dynamic tests, it was seen that axial strain values of soils increased with the increase of wastewater ratio. In addition to this, axial strain of samples, which contain wastewater, decrease with the increase of curing time. Maximum elasticity module measurement was made to determine the effect of curing ratio and curing time on the elasticity module. Stress ratios applied gradually (one at five cycles) without allowing plastic strain occurrence. When wastewater was added to soil, maximum elasticity module decreased with respect the value of clear soil sample. For the purpose of defining the effects of wastewater ratio and curing time on the elasticity module; the values of samples which weren't released into curing were compared with the values of the samples which had been in curing for 7 and 90 days. As a result of this comparison, it was seen that maximum elasticity module values of samples, which contain wastewater increased with the increase of curing time. According to these data, it was seen that wastewater ratio was more effective than curing time on the initial maximum elasticity module. Consequently, it has been determined in this study that organic and inorganic matters in the chemical composition of leachate wastewater affect the engineering properties of the impermeable clay layer. xxu
Benzer Tezler
- Düşük plastisiteli zeminlerin davranışları üzerinde çöp suyunun etkisi
The effect of landfill leachate on the behaviours of low plasticity soils
ASLI TAŞKÖY
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. AYFER ERKEN
- Çöp sızıntı suyunun kumların davranışları üzerindeki etkisi
The effect of leachate on the behavior of sand
AYTAÇ YAŞARGÜN
Doktora
Türkçe
2023
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYFER ERKEN
- Silt tabakalı kum zeminlerin tekrarlı yükler altındaki dinamik davranışları
Dynamic behaviors of sands including silt layers under cyclic loads
HÜSEYİN TUNÇOK
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYFER ERKEN
- Evaluation of changes in swelling pressure characteristics of clays exposed to freeze-thaw cycles
Donma çözülme çevrimlerine maruz kalmış killerde şişme basıncındaki değişimlerin belirlenmesi
EFE ASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYKUT ŞENOL
- Depremler sırasında zeminlerin davranışına bağlı olarak meydana gelen zemin deplasmanlarının belirlenmesi
Determination of soil displacements depending on the soil behaviour during earthquakes
ZÜLKÜF KAYA
Doktora
Türkçe
2008
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. AYFER ERKEN