SPT (Standart Penetrasyon) Deneyi Nedir?

Stan­dart Pe­net­ras­yon Deneyi (SPT), jeo­tek­nik son­daj­lar­da en yaygın kul­la­nı­lan arazi de­ne­yi­dir. Sondaj ku­yu­su­nun ta­ba­nı­na in­di­ri­len bir numune alı­cı­nın, stan­dart bir şah­mer­dan­la zemine ça­kıl­ma­sı sı­ra­sın­da gereken darbe sayısı ölçülür. Bu basit görünen ölçüm, zeminin sı­kı­lı­ğı veya kıvamı hak­kın­da hızlı bilgi verir ve aynı zamanda sı­nıf­lan­dır­ma için numune elde edil­me­si­ni sağlar.

SPT Hangi Stan­dart­la­ra Göre Yapılır?

Türkiye'de deney ge­nel­lik­le TS EN ISO 22476-3 stan­dar­dı­na göre yapılır. Ulus­la­ra­ra­sı pro­je­ler­de ve li­te­ra­tür­de ASTM D1586 de sıkça re­fe­rans alınır. İki stan­dar­dın temel pren­sip­le­ri aynıdır; ay­rın­tı­lar­da bazı fark­lı­lık­lar bulunur. Raporda hangi stan­dar­dın uy­gu­lan­dı­ğı­nın be­lir­til­me­si önem­li­dir.

Deney Nasıl Yapılır?

Sondaj istenen de­rin­li­ğe ulaş­tı­ğın­da kuyu tabanı te­miz­le­nir ve tij­le­rin ucuna takılan ayrık tüp numune alıcı (dış çapı yak­la­şık 51 mm) kuyu ta­ba­nı­na in­di­ri­lir. Ar­dın­dan:

• 63,5 kg ağır­lı­ğın­da­ki şah­mer­dan, 76 cm yük­sek­lik­ten serbest dü­şü­rü­le­rek tij di­zi­si­ne darbe uy­gu­la­nır.
• Numune alıcı toplam 45 cm çakılır ve bu mesafe 3 × 15 cm'lik ara­lık­la­ra bölünür.
• Her 15 cm için gereken darbe sayısı ayrı ayrı kay­de­di­lir.
• İlk 15 cm "oturtma" aşaması kabul edilir; kuyu ta­ba­nın­da­ki ör­se­len­miş mal­ze­me­nin et­ki­si­ni azalt­mak için de­ğer­len­dir­me­ye alınmaz.
• Son 30 cm'deki (ikinci ve üçüncü 15 cm) darbe sa­yı­la­rı­nın toplamı SPT-N değeri olarak ad­lan­dı­rı­lır.

Deney sonunda numune alıcı yukarı çekilir, için­de­ki zemin nu­mu­ne­si ta­nım­la­nır, eti­ket­le­nir ve la­bo­ra­tu­va­ra gön­de­ri­lir.

Ret (Refü) Durumu

Çok sıkı ze­min­ler­de veya kaya se­vi­ye­si­ne yak­la­şıl­dı­ğın­da numune alıcı be­lir­le­nen me­sa­fe­yi iler­le­ye­me­ye­bi­lir. ASTM D1586'da deneyin son­lan­dı­rıl­ma­sı için şu öl­çüt­ler ta­nım­lan­mış­tır:

• Her­han­gi bir 15 cm'lik ara­lık­ta 50 darbeye ula­şıl­ma­sı,
• Deney boyunca toplam 100 darbeye ula­şıl­ma­sı,
• Art arda 10 darbede hiç iler­le­me ol­ma­ma­sı.

TS EN ISO 22476-3'te de benzer şekilde darbe sayısı sı­nır­la­rı ön­gö­rü­lür. Bu durumda sonuç "R" veya "50/…cm" gibi, uy­gu­la­nan darbe sayısı ve sağ­la­nan iler­le­me bir­lik­te ya­zı­la­rak kayda ge­çi­ri­lir. Ret de­ğe­ri­nin sayısal bir N değeri gibi kul­la­nıl­ma­ma­sı, iler­le­me me­sa­fe­siy­le bir­lik­te de­ğer­len­di­ril­me­si gerekir.

Enerji Dü­zelt­me­si: N60 Nedir?

Şah­mer­da­nın düşme ener­ji­si­nin tamamı numune alıcıya ulaşmaz. Şah­mer­dan tipi, düşürme yöntemi, tij uzun­lu­ğu ve ekipman durumu gibi et­ken­ler ne­de­niy­le ak­ta­rı­lan enerji oranı ci­haz­dan cihaza önemli ölçüde de­ği­şe­bi­lir. So­nuç­la­rı kar­şı­laş­tı­rı­la­bi­lir kılmak için arazide ölçülen N değeri, teorik ener­ji­nin yüzde 60'ına kar­şı­lık gelen N60 de­ğe­ri­ne dü­zel­ti­lir:

• N60 = N × (Enerji oranı / 60)

Bunun yanında kuyu çapı, numune alıcı tipi ve tij uzun­lu­ğu için de dü­zelt­me­ler uy­gu­la­na­bi­lir. Sı­vı­laş­ma ana­liz­le­rin­de ise N60 değeri ayrıca efektif örtü ba­sın­cı­na göre nor­ma­li­ze edi­le­rek (N1)60 elde edilir.

SPT So­nuç­la­rı Ne İçin Kul­la­nı­lır?

• Sıkılık ve kıvam: Kumlu ze­min­ler­de gevşek-sıkı, killi ze­min­ler­de yumuşak-katı gibi ta­nım­la­ma­lar için ilk gös­ter­ge­dir.
• Taşıma gücü ve oturma: Özel­lik­le gra­nü­ler ze­min­ler­de, ampirik yön­tem­ler­le temel ta­sa­rı­mı­na girdi sağlar.
• Sı­vı­laş­ma de­ğer­len­dir­me­si: TBDY 2018'e göre, sı­vı­laş­ma po­tan­si­ye­li bulunan ze­min­ler­de dü­zel­til­miş SPT darbe sayısı (N1)60 değeri 30'dan küçükse sı­vı­laş­ma analizi ya­pıl­ma­sı gerekir.
• Yerel zemin sınıfı: TBDY 2018 Tablo 16.1'de zemin sı­nıf­la­rı; üst 30 m için or­ta­la­ma kayma dalgası hızı (Vs)30'un yanı sıra or­ta­la­ma SPT darbe sayısı (N60)30 ve or­ta­la­ma dre­naj­sız kayma da­ya­nı­mı (cu)30 ile de ta­nım­la­nır. Örneğin (N60)30 değeri 15–50 ara­sın­da­ki ze­min­ler ZD, 15'ten küçük olanlar ZE sı­nı­fı­na kar­şı­lık gelir.
• Numune: Numune alı­cı­dan elde edilen ör­se­len­miş nu­mu­ne­ler dane da­ğı­lı­mı ve kıvam li­mit­le­ri gibi sı­nıf­lan­dır­ma de­ney­le­rin­de kul­la­nı­lır.

SPT-N değeri ile kayma dalgası hızı ara­sın­da li­te­ra­tür­de çok sayıda ampirik bağıntı bulunur. Ancak bu ba­ğın­tı­la­rın sa­çı­lı­mı yük­sek­tir; kayma dalgası hızına dayalı de­ğer­len­dir­me­ler­de doğ­ru­dan jeo­fi­zik öl­çüm­ler daha gü­ve­ni­lir sonuç verir.

Oto­ma­tik Şah­mer­da­nın Avan­ta­jı

Ge­le­nek­sel yön­tem­de şah­mer­dan, halat ve makara (kedi başı) yar­dı­mıy­la elle kal­dı­rı­lıp bı­ra­kı­lır. Bu yön­tem­de düşme yük­sek­li­ği, halatın sür­tün­me­si ve ope­ra­tö­rün alış­kan­lık­la­rı so­nuç­la­rı et­ki­le­ye­bi­lir. Oto­ma­tik şah­mer­dan­lı sis­tem­ler­de ise:

• Şah­mer­dan her darbede mekanik olarak sabit yük­sek­lik­ten dü­şü­rü­lür,
• Ak­ta­rı­lan enerji daha tu­tar­lı­dır ve ope­ra­tö­re bağlı de­ğiş­ken­lik azalır,
• Farklı kuyular ve farklı günler ara­sın­da so­nuç­la­rın tek­rar­la­na­bi­lir­li­ği artar,
• Deney daha düzenli bir ritimle, daha güvenli ko­şul­lar­da yapılır.

Oto­ma­tik şah­mer­dan­da da enerji oranı sıfır de­ğil­dir ve N60 dü­zelt­me­si yine uy­gu­la­nır; ancak dü­zelt­me­nin da­yan­dı­ğı enerji oranı çok daha ön­gö­rü­le­bi­lir­dir.

SPT'nin Sı­nır­la­ma­la­rı

• Numune ör­se­len­miş­tir; kesme da­ya­nı­mı ve kon­so­li­das­yon gibi de­ney­ler için ör­se­len­me­miş numune gerekir.
• Çakıllı ve iri daneli ze­min­ler­de tek bir iri dane N de­ğe­ri­ni yapay olarak yük­sel­te­bi­lir.
• Yumuşak kil­ler­de N de­ğer­le­ri çok düşük ol­du­ğun­dan zemin da­ya­nı­mı­nı ta­nım­la­ma­da tek başına ye­ter­siz ka­la­bi­lir.
• Kuyu ta­ba­nı­nın iyi te­miz­len­me­me­si veya yeraltı suyu altında kuyunun den­ge­siz kalması so­nuç­la­rı olumsuz etkiler.

Bu nedenle SPT, la­bo­ra­tu­var de­ney­le­ri ve ge­rek­ti­ğin­de pre­si­yo­met­re veya jeo­fi­zik öl­çüm­ler gibi diğer yön­tem­ler­le bir­lik­te de­ğer­len­di­ril­me­li­dir.

Galen Zemin olarak oto­ma­tik SPT'li tam hid­ro­lik sondaj ma­ki­ne­le­riy­le Türkiye'nin her yerinde SPT'li sondaj ya­pı­yo­ruz; pro­je­niz için teklif almak is­ter­se­niz bizimle ile­ti­şi­me ge­çe­bi­lir­si­niz.