Su kimyasının killerin dispersivitesi üzerindeki etkisinin araştırılması ve dispersivitenin kestirimi için ampirik ilişkilerin geliştirilmesi
Investigation of effect of water chemistry on clay dispersivit and developing empirical relation for prediction of dispersivity
Yazar: AYŞEGÜL TURGUT
Danışman: PROF. DR. KADRİ ERÇİN KASAPOĞLU ; DOÇ. DR. NİHAT SİNAN IŞIK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Bu çalışma, killerde dispersivitenin tanımlanmasında farklı yöntemlerin araştırılması, su kimyasının dispersivite üzerindeki etkisinin ortaya konulması ve dispersivitenin kestirimine yönelik bazı yaklaşımların geliştirilmesi amacıyla yapılmıştır. Bu kapsamda;  Ankara ve çevresindeki yer alan beş farklı lokasyondan derlenmiş yirmi dokuz adet örneğin fiziksel ve indeks özellikleri ile dispersivite dereceleri belirlenmiş, farklı toplam çözünmüş tuzlar değerine (TDS) sahip çözeltiler kullanılarak dağılma ve iğne deliği deneyleri yapılmış ve ağırlıklı puanlandırma yöntemiyle belirlenen dispersivite sınıflarının kestirimi için bazı istatistiksel modelleme yöntemleri kullanılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda, killerin dispersivitesinin belirlenmesine yönelik belirsizliklerin giderilmesi ve tüm fiziksel ve kimyasal dispersivite deney yöntemlerinden elde edilen sonuçların birlikte ele alınarak daha güvenilir sonuçlara ulaşılması konusunda katkılar sağlanabileceği görülmüştür. Su kimyasının dispersivite üzerindeki etkisinin belirlenebilmesi amacıyla farklı TDS değerine sahip çözeltiler kullanılarak dağılma ve iğne deliği deneyleri yapılmış olup, sodyum yüzdesine bağlı olarak değişen TDS değerinin dispersivite sınıfını değiştirdiği saptanmıştır. Bunun yanı sıra, aynı kil örneği üzerinde saf su kullanılarak gerçekleştirilen fiziksel ve kimyasal dispersivite deneylerinden elde edilen dispersivite sınıflarının farklılık gösterdiği belirlenmiştir. Bu farklılığın giderilip en güvenilir dispersivite sınıfının kestirilebilmesi amacıyla, tüm fiziksel ve kimyasal deneylerden belirlenen dispersivite sınıfları ağırlıklı puanlandırma sistemiyle değerlendirilmiş ve tüm örnekler için yeni dispersivite sınıfları elde edilmiştir. Çalışma kapsamında incelenen killerin boşluk suyu kimyasına ait sayısal parametreler kullanılarak dispersivite sınıflarının kestirimine yönelik istatistiksel modeller oluşturulmuştur. Bu amaçla karar ağacı, lojistik regresyon ve yapay sinir ağları gibi istatistiksel ve esnek hesaplama teknikleri kullanılmış olup, kestirim performansı yüksek tahminler yapılmıştır. İstatistiksel çözümlemeler sonucunda, TDS ve sodyum yüzdesinin dispersivite derecesini büyük ölçüde etkilediği ve bu iki parametrenin dispersivitenin kestiriminde güvenilir sonuçlar verdiği anlaşılmıştır. Ayrıca; hem kestirim modelleri, hem de fiziksel ve kimyasal dispersivite deney sonuçları birlikte değerlendirilerek, dispersivitenin kestiriminde izlenecek aşamaları gösteren bir akım şeması önerilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Dispersivite, kil, toplam çözünmüş tuz miktarı, sodyum yüzdesi, 
su kimyası, kestirim modelleri.

Abstract:
This study aims to investigate the various factors used for definition of dispersivity, effects of water chemistry on dispersivity and also to develop some new approaches for prediction of dispersivity of clays. To achieve this purpose physical and index properties as well as degree of dispersivity of twenty nine clay sample taken from five different location in and around the city of Ankara were determined, crumb and pinhole tests were performed to asses effect of water chemistry on dispersivity and some statistical prediction models were used for prediction of new dispersivity classes obtained by weigthting ranking method. It was thought that based on the results obtained from these tests some contribution to  both  determination of dispersivity and achivement of more reliable results would be provided. In order to determine the effect of water chemistry on dispersivity crumb and pinhole tests were performed by using solutions with different total dissolved salts values (TDS). The all test results showed that TDS values and sodium percentage of  the water can change the degree of dispersivity. In addition, it is determined that dispersivity classes obtained from physical and chemical dispersivity tests performed on the same clay samples using distilled water  are different from each other. To eliminate these differences and to predict the most reliable dispersivity class, all dispersivity values obtained from whole physical and chemical dispersivity tests were reevaluated by weight- ranking system and  new dispersivity classes were determined. In order to  determine the dispersivity classes some statistical models were established by using numerical variables obtained from chemical analysis of pore water and  physical porperty tests performed on clay samples. For this purpose, some prediction models and soft computing methods such as decision tree, logistic regression and artificial neural networks were used and a more reliable prediction models for  high perfırmance dispersivity prediction were suggested from the statistical analyses. It is concluded by that TDS values  and sodium percentage remarkably effect the degree of dispersivity and the use of these two parameters gives more reliable results for determining dispersivity. Also, a follow chart   showing the steps to be followed for predicting dispersivity by using prediction models and physical and chemical dispersivity test results is suggested.


Key words: Dispersivity, clay, TDS, sodium percentage, water chemistry, prediction 
models