Investigation of laser diffraction and sedimentation methods which are used for the determination of grain size distribution of fine grained soils

İnce taneli zeminlerin gronülometrisinin belirlenmesinde kullanılan sedimantasyon ve lazer difraksiyon metodlarının irdelenmesi

Özet

Zemin Mekaniğinde, zemin tanelerinin büyüklüğünün belirlenmesi önemli yer tutar. Zemin tanelerinin büyüklüğü ve oranlarının bilinmesi, zemin davranışının tahmin edilmesi açısından gereklidir. Zeminler, iri ve ince taneli olmak üzere başlıca iki gurupta değerlendirilmektedir. Çakıl ve kum gibi iri taneli zemin gurubuna giren ve çeşitli tanımlama sistemlerine göre No:200 (0.074 mm) elek üstü malzemeler, eleklerden elenerek tane büyüklüğü belirlenebilmektedir. Diğer yandan No:200 elek altına geçen ve ince taneli malzeme gurubunu temsil eden "kil ve şilt" türü malzemelerin tane büyüklüğü, Stokes yasasına dayalı ve yaygın olarak kullanılan sedimantasyon tekniği ile belirlenmektedir. Pipet ve hidrometrik analiz olmak üzere iki şekilde uygulanan bu yöntemler, zemin tanelerinin bir sıvı içinde (su) çökelmeleri sırasındaki hızlarından faydalanarak, tane büyüklüklerinin belirlenmesi prensibini içerir. Bir çok kabuller içeren bu yasada, özellikle kil ve şilt gibi ince tanelerin miktar ve büyüklüklerinin belirlenmesi, birtakım hataların yapılmasına neden olmaktadır. Bu araştırmada, özellikle ince taneli zeminlerin gronülometrik analizinin yapılmasında kullanılan sedimantasyon tekniği ile son zamanlarda kullanılmaya başlanan diğer yöntem olan "Lazer Difraksiyon Metodu" ve metodun prensipleri hakkında bilgi verilmiş ve aynı zamanda Stokes yasasında yapılan bir takım kabullerden kaynaklandığı düşünülen ölçüm hataları tartışılmıştır

Abstract

Grain size distribution determination for soils is very important in soil mechanics discipline. In order to predict the soil behaviour it is necessary to know grain size distribution. Soils can be broadly classified as coarse and fine-grained. Grain size distribution of coarse-grained soils like sand and gravel are determined by sieving. However sieving cannot be used for clay and silt sized particles, for these soils sedimentation techniques based on Stokes Law are used. Sedimentation techniques, which can be classified as pipette and hydrometer methods, utilize setting velocities of grains in water, to determine grain size. Stokes law involves a number of simplifying assumptions and these assumptions cause some mistakes in grain size determination. In this study principles and details of the sedimentation technique and the laser diffraction technique, which is a rather new technique, were given and measurement mistakes due to the assumption of Stokes Law were briefly discussed.