Koni Penetrasyon Deneyi

Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) zeminin geoteknik mühendislik özelliklerini belirleme ve zemin stratigrafisini resmetmede kullanılan bir yöntemdir. İlk olarak 1950'li yıllarda yumuşak zeminleri araştırmak için Delft'te bulunan Zemin Mekaniği için Hollanda Laboratuvarında geliştirildi. Bu hikâyesinden dolayı Hollanda Koni Testi olarak da anılmaktadır. Günümüzde CPT en çok kullanılan ve tüm dünyaca kabul gören bir yöntemdir.

USGS tarafından kullanılan CPT kamyonu.

Tarihçe

Bir koni penetrasyon deneyinin sonucu: direnç ve sürtünme solda, sürtünme oranı (%) sağda.

CPT deneyi başlarda zeminin taşıma gücünü belirlemek için kullanılmıştır. Orijinal koni penetrometreler konik uçlu takımın toprağa itilmesiyle oluşan toplam penetrasyon direncinin basit mekanik ölçümüyle ilişkilidir. Ölçülen toplam direncin konik uç ve tij takımının sürtünmesiyle oluşan bileşenlerini ayırmak için farklı metotlar geliştirilmiştir. 1960'lı yıllarda sürtünmenin bu bileşenini ölçmek ve zeminin bağlama mukavemetini belirlemek için bir sürtünme manşonu eklendi. Elektronik ölçümler 1948'de başladı ve 1970'lerin başlarına kadar gelişmeye devam etti. Günümüzde çoğu modern elektronik CPT konisi boşluk suyu basıncı verilerini toplamak için bir filtre ile birlikte bir basınç dönüştürücüsü içermektedir.Filtre genellikle ya koni ucun üzerinde (U1 konumu), ya koni ucun arkasında (En yaygın U2 konumu) ya da sürtünme manşonunun arkasında (U3 konumu) bulunmaktadır. Boşluk suyu basıncı verileri stratigrafinin belirlenmesine ve bunun etkilerine bağlı olarak doğru uç sürtünme direnci değerinin temel nitelikte kullanılmasına yardımcı olur. Ayrıca piezometre (su basıncı ölçer) verilerini toplayan CPT deneyi CPTU olarak da anılır. CPT ve CPTU deney takımında koni genellikle ağırca dengelenmiş bir taşıt üzerine monte edilmiş hidrolik ayakların kullanılmasıyla ya da bir karşı güç olarak vidalı ankrajların kullanılmasıyla hareket ettirilir. CPT deneyinin Standart Penetrasyon Deneyi (SPT) üzerine bir üstünlüğü zemin parametreleri profilinin daha sürekli alınabilmesidir. Ayrıca 2 cm aralıkla CPTU verileri sürekli olarak kaydedilebilmektedir.

Ek Arazi Deneyi Değişkenleri

Yıllar içerisinde farklı CPT araçlarının gelişmesiyle birlikte mekanik ve elektronik konilerle ek yüzey bilgilerine ulaşmak mümkün olmuştur. CPT deneyi sırasında gelişmiş araçlardan biri olan jeofon kullanılarak sismik kesme dalgası ve sıkışma dalgası hızı elde edilebilir. Bu veri zemin sıvılaşması ve zayıf dayanımlı zemin dayanımı analizleri için zemin sütununa karşılık gelen makaslama modülü ve Poisson oranının belirlenmesine yardımcı olur. Mühendisler bu kesme dalgası hızı ve makaslama modülünü düşük dayanım ve titreşimli yükler altındaki zemin davranışını belirlemede kullanırlar. Lazer-uyarılmış floresan, X-Ray floresan, zemin iletkenliği/direnci, pH, sıcaklık ve membran arayüz ölçüm ucu ve video kaydı için kameralar gibi ek araçlar CPT ölçüm ucuyla birlikte kullanılabilir.

Standartlar ve Kullanım

Geoteknik uygulamaları için CPT 1986'da ASTM Standard D 3441 tarafından standartlaştırılmıştır (ASTM, 2004). ISSMGE; CPT ve CPTU üzerine uluslararası standartları sağlamaktadır. Daha sonraları ASTM Standartları çeşitli çevresel saha karakterizasyonu ve yeraltı suyu izleme etkinlikleri için CPT'nin kullanımında söz sahibi olmuştur. Geoteknik saha araştırmaları için CPT yöntemi, en çok bir başka geoteknik saha araştırma yöntemi olan SPT ile karşılaştırılmaktadır. CPT deneyinin diğer yöntemlere göre doğruluğu daha yüksek, uygulanması daha hızlı, zemin profili vermesi daha sürekli ve maliyeti daha düşüktür. Bir başka önemli özelliği ise, CPT deneyi yapılırken sondaj tijleri doğrudan itilerek ilerleme yapılır ve sondaja gerek yoktur. Ayrıca istenirse CPT deneyinde örnek de alınabilir.