Geocell kullanımının artmasıyla birlikte, mühendislerimiz, kalıcığı, sağlamlığı, verimi artırmanın yollarını aramaktadırlar.
Uluslararası akademik makale ve araştırmalar bu konuda bizlere ışık tutmaktadır. Makalenin tamamı yazımız ekinde bulunmaktadır. Alıntılar yaparak bilgi vermek için paylaşıyoruz. Emeği geçen herkese teşekkür ederiz, başarılar dileriz.
Yağış altında toprak erozyonu ile tetiklenen yamaç kayması, geoteknik mühendisliğindeki en zor problemlerden biri olmaya devam etmektedir. Bitki örtüsü ile yamaç koruması, toprağı güçlendirmek ve yamacın sabitlenmesi için kullanılabilir, ancak bitkilerin tam büyümesi gerçekleşmeden önce ekim toprağının erken çökmesi bu yöntem için önemli bir sorun haline gelir. Bu makalede, geocell yapıları ve buğday samanı takviyesi kullanılarak kompozit bir toprak işleme ve yamaç koruma yöntemi önerilmiştir. Geocell yapıları ekim toprağının stabilitesini iyileştirir ve bitki örtüsü için istikrarlı ve sabit bir ortam sağlarken, buğday samanı toprağı güçlendirir ve ayrıca verimliliği artırır. Yazarlar bu çalışmada, desteksiz yamaçlar, geocell takviyeli ve üç farklı yağış yoğunluğu dikkate alınarak geocell ve buğday samanı kompozit takviyeli olmak üzere üç gruba ayrılan toplam 9 deney gerçekleştirmiştir. Yağış sırasında kademeli yamaç kayması gelişimi, toprak erozyonu, yamaç yer değiştirmesi ve su içeriği değerlendirilmiştir. Sonuçlar, yamaç kaymasının yağış devam ettikçe arttığını ve toprak bozulmasının yağış yoğunluğuyla birlikte arttığını göstermektedir. Geocell kullanılarak yapılan toprak işleme şev stabilitesini artırır, ancak geocell ve buğday samanı kompozit donatısı en iyi erozyon kontrolü ve şev korumasını sağlar.
Sığ yamaç kayması, genellikle engebeli veya dağlık arazilerde, mühendislik yollarında ve setlerde görülen yaygın bir sorun olan bitki örtüsünün ve üst toprağın yüzeysel olarak kaldırılması anlamına gelir. Sığ yamaç kayması, sığ heyelan ve sığ toprak erozyonu olarak ele alınabilir. Sığ heyelan, eğim aşağısına etki eden kuvvetler eğimin mekanik direncini aştığında meydana gelirken, yağmur suyu toprak parçacıklarını yerinden oynattığında ve onları bir eğimden taşıdığında, sonunda heyelanları tetikleyebilecek oluklar ve vadiler oluşturduğunda erozyon meydana gelebilir. Sığ yamaç kayması dünya çapında ciddi bir jeolojik tehlikedir ve hem doğal çevre hem de insan mülkleri üzerinde ciddi olumsuz etkilere neden olur. Bitki örtüsü ekerek yamaç koruması, genellikle topraktan suyu uzaklaştırma, toprağın kohezyonunu artırma ve zayıf toprağı sabit toprağa ve yüzey mat etkisine sabitleme gibi hidrolojik ve mekanik yönlerden yamaç kararlılığını iyileştirmek için kullanılır. Toprak takviyesi ve erozyon kontrolü için bitki örtüsü ekerek birleşen geocell yapısı, yeni bir yamaç koruma ve ekolojik restorasyon türüdür. Hücresel gölge geocell yapıları, ekim toprağını (tohum için orijinal yamacın çıplak toprağına yerleştirilen yerel toprak) yamaca sabitleyebilir, bu da bitki büyümesi için istikrarlı ve uygun bir yetiştirme ortamı sunar. Bu erozyon kontrol yöntemi, yamaç için koruyucu bir tabaka sağlar, böylece yağışın olumsuz etkisi doğrudan yamaç yüzeyine ulaşmazken, koruyucu tabakadaki tam yetişmiş bitkilerin kökleri koruyucu tabakanın ötesine ulaşır ve yamacı daha da sabitler. Kısa inşaat süresi ve düşük bakım ücretleri gibi diğer avantajlar da bu çevre dostu ve ekolojik yamaç koruma yöntemi için tanımlanabilir
Öte yandan dezavantajı, yamaç yüzeyindeki bitki örtüsünün ekimi için toprağın, bitkiler tam yetiştiğinde yamacın sabitlenmesine başlamadan önce çökebilmesidir. Dikim toprağının çökmesi, özellikle yoğun yağış altında inşaatın erken aşamasında meydana gelir. Toprak takviyesinin başarısızlığı, orijinal yamacın yağışa tekrar maruz kalmasına neden olur ve bu da heyelan riskini artırır. Bu nedenle, geocell ile güçlendirilmiş toprağın bitki örtüsü ile erken dönemde kararlı hale getirilmesi mühendisler için en önemli husustur.
Bu makale, geocell yapıları ve buğday samanı kullanarak yamaç koruması için kompozit bir toprak işleme yöntemi önermiştir. Geocell’ler ekim toprağına gömülür ve buğday samanı, sığ derinlikte takviye için toprakla karıştırılır. Kompozit işlemin avantajları aşağıdaki gibi listelenmiştir:
(1) Saman takviyeli toprak, orijinal işlenmemiş toprağa göre daha büyük kohezyon ve iç açılar sunar; bu nedenle kayma dayanımı, yağmur erozyonuna karşı daha iyi performansla artırılır;
(2) Yamacın üst katmanındaki sığ toprak buğday samanı ile takviye edildiğinden, daha az gözenek olduğu için toprağın geçirgenliği azalır, bu da yağmur suyunun nüfuz etmesini yavaşlatır ve yamaç stabilitesini iyileştirir;
(3) Samanı toprakla karıştırarak, mikroorganizmalar büyüyüp samanı parçaladıkça saman ağırlığı kademeli olarak azalır. Buğday samanının ayrışması, toprağa azot veya diğer besinleri sağlayarak verimliliği artırır ve yamaçta bitki ekiminin büyümesini teşvik eder. Bitkilerin kök sistemi karşılığında geocell takviyeli toprağı güçlendirir, bu da yamaç stabilitesini daha da iyileştirir.
Deney Görselleri
Özet ve Sonuçlar
Eğim koruması için bitki örtüsü ekimi kullanılarak erozyon kontrolü, ekim toprağının yeterli erken stabilitesini gerektirir. Aksi takdirde, ekim toprağının çökmesi koruyucu tabakanın bozulmasına yol açar. Bu makale, geocell yapıları ve buğday samanı takviyesi kullanılarak kompozit bir toprak işleme yöntemi önermiştir. Eğimin üzerindeki geocell, bitki örtüsünün büyümesi için nispeten stabil bir ortam sağlar ve buğday samanı takviyeli toprağın mekanik özelliklerini geliştirir. Kompozit takviyenin etkileşimi toprak erozyonunu azaltır ve eğim stabilitesini iyileştirir. Eğimin bozulma sürecini, toprak erozyonunu, eğim yer değiştirmesini ve farklı destek stratejileri ve farklı yağış yoğunlukları altında su içeriğini değerlendirmek için çalışmada toplam dokuz deney gerçekleştirildi. Bu çalışmanın önemli bulguları aşağıdaki gibi listelenmiştir:
(1)
Yamaç toprağının aşınması toprağın altından başlar ve yağışla birlikte artar. Yağmur suyu yerinden oynayıp toprak parçacıklarını yamaçtan taşıdıkça oluklar ve vadiler oluşur. Yağıştan sonra yamaçların tepesinde birkaç yatay çatlak görülür. Bu, alt toprağın üst toprağı aşağı çekmesinin bir sonucu olabilir. Desteklenmeyen yamaç, toprağın en fazla hasarını gösterirken, geocell ve saman kompozit destekli yamaç en iyi bütünlüğü gösterir.
(2)
Toprak erozyonu yağış yoğunluğuyla artar, ancak geocell ve buğday samanı ile eğim takviyesi aşınan toprağın oranını ve miktarını önemli ölçüde azaltır. Desteklenmeyen eğim, farklı yağış yoğunlukları altında en fazla toprak erozyonunu gösterir, ancak geocell ile güçlendirilmiş eğimler toprak erozyonunu yaklaşık %45-70’e düşürür ve kompozit güçlendirilmiş eğimler %80-90 azaltır.
(3)
Eğim yer değiştirmesi önce yağışla artar ve yağış durduktan sonra yavaşlar ve sabitlenir. Kompozit takviyeli eğim en az yer değiştirmeye sahiptir ve geocell takviyeli eğime ve desteksiz eğime kıyasla ortalama %30 ve %60 azalma görür. Eğimin altındaki toprağın yer değiştirmesi, üst topraktan daha fazladır. Bu tutarsızlık, eğimin tepesinde gözlenen devasa yatay çatlaklara yol açar.
(4)
Farklı eğimler için su içeriği, yağışın başlangıcında %15’ten başlayarak artar ve yağıştan sonra %40’ta en yüksek seviyeye ulaşır. Sığ derinlikteki toprak, derin topraktan daha fazla su içeriğine sahiptir. Kompozit takviyeli eğim, su içeriğinde en az artış oranını gösterir ve bu da geocell’in ve buğday samanının suyun toprağa nüfuz etmesini yavaşlatarak eğim kararlılığını iyileştirdiğini gösterir.
Geocell ve Toprak Dolgu için Saman kullanıldığında erozyonu %80-90 oranında azaltır.
Gülten Çamlıbel
GEOPOR GEOCELL
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1155/2021/5553221
Çıkar Çatışmaları
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Teşekkürler
Makale, Guyuan Şehri Sünger Şehir İnşası ve Yönetiminde Temel Teknolojiler Araştırma Programı (Hibe no. SCHM-2018), Pekin Doğa Bilimleri Vakfı (Hibe no. 2204080) ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (Hibe no. 52004010) tarafından desteklenmiştir.