Permeasyon enjeksiyonu uygulamalarında enjekte edilebilirlik sınır basınç değerlerinin belirlenmesi
Determination of limits grouting pressure in permeation injections
Yazar: GÖZDE ALGÜN
Danışman: DOÇ. DR. EYÜBHAN AVCI
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Basınç = Pressure ; Enjeksiyonlar = Injections ; Hidrolik = Hydraulics ; Kimyasal enjeksiyon = Chemical injection ; Sodyum silikat = Sodium silicate

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında, sodyum silikat-formamid karışımları ile enjekte edilmiş orta kum-ince kum ve siltli ince kum karışımı numunelerin enjekte olabileceği sınır basınç değerleri belirlenmiştir. Belirlenen değerler, permeasyon enjeksiyonlarında numunelerin enjekte olabileceği maksimum enjeksiyon basıncı değerleridir.
Enjeksiyon deneylerine başlamadan önce ilk olarak orta kum, ince kum ve silt numunelerin fiziksel özelliklerinin belirlenebilmesi amacıyla elek analizi, hidrometre, özgül ağırlık ve maksimum ve minimum boşluk oranlarının belirlenmesi deneyleri yapılmıştır. Enjeksiyon deneylerinde kullanılmak üzere orta kum-ince kum ve siltli ince kum karışımı numunelerin gradasyonları belirlenmiştir. Kimyasal enjeksiyon deneylerinde kullanılacak olan uygun sodyum silikat-formamid karışımlarının belirlenmesi amacıyla farklı oranlarda karışımlar hazırlanmıştır. Bu karışımların reolojik özellikleri (jelleşme süresi, sinerez yüzdesi, viskozite) belirlenmiş ve jel yapıları kontrol edilmiştir. Deneylerde kullanılmak üzere, düşük sinereze sahip uygun jelleşme süresi ve jel yapısındaki 3 oran seçilmiştir. Bu oranlar SF6 (S.S/Çöz. %70), SF8 (S.S/Çöz. %50) ve SF10 (S.S/Çöz. %30) solüsyonlarıdır.
Tüm deneyler 3 farklı derinlikteki (2 m, 5 m ve 8 m) yüklemeler altında yapılmıştır. Bu nedenle, enjeksiyon deneylerine başlamadan önce derinliğe ve gradasyon yüzdesine bağlı olarak sürşarj yükleri belirlenmiştir.
Yapılan deneysel çalışmalarda, hem orta kum-ince kum karışımı numunelerde hem de siltli ince kum karışımı numunelerde enjeksiyon başarılı bir şekilde uygulanmıştır. Tüm deneylerde enjeksiyon sırasında oluşan deplasman kontrol edilerek hidrolik kırılmanın gerçekleştiği basınç değeri belirlenmiş ve böylece numunelerin permeasyon enjeksiyonlarında enjekte olabileceği sınır basınç değerleri tespit edilmiştir. Orta kum-ince kum karışımı numunelerde maksimum enjeksiyon basıncı 0,7 bar ile 4 bar arasında değişim gösterirken, bu değer ince kum-silt karışımı numunelerde 0,3 bar ile 3,1 bar arasında değişmiştir.
Değişen S.S/Çöz. oranı ve derinlik değerleri, sınır basınç değerlerini doğrudan etkilemiştir. Hem orta kum-ince kum karışımı numunelerde hem de siltli ince kum karışımı numunelerde S.S/Çöz. oranının artmasıyla enjekte olunabilecek maksimum basınç değeri artış göstermiştir. Ayrıca derinliğin artmasıyla maksimum enjeksiyon basıncı değerinde artış meydana gelmiştir. Yapılan çalışma sonucunda; orta kum-ince kum karışımı numunelerin, siltli ince kum karışımı numunelere göre daha yüksek basınçlarda hidrolik kırılmaya uğradığı tespit edilmiştir. Ayrıca %60 silt oranına kadar ince malzeme yüzdesi arttıkça limit basınç değerlerinin azaldığı, %60 silt oranından sonra ise bu değerlerde artış meydana geldiği görülmektedir.

Abstract:
In this study, the limit pressure values at which medium sand-fine sand and silty fine sand mixture samples grouted with sodium silicate-formamide mixtures can be grouted were determined. The determined values are the maximum grouting pressure values at which the samples can be grouted in permeation injections.
Before starting the grouting experiments, firstly, sieve analysis, hydrometer, specific gravity and determination of maximum and minimum void ratios experiments were carried out in order to determine the physical properties of medium sand- fine sand and silty fine sand mixtures. The gradations of the medium sand-fine sand and silty fine sand mixture samples were determined to be used in the grouting experiments. Firstly, in order to determine the appropriate sodium silicate-formamide mixtures to be used in chemical grouting experiments, mixtures at different ratios were prepared. Then, the rheological properties (gelling time, syneresis, viscosity) of these mixtures were determined and their gel properties were checked. In order to use in experiments, including low syneresis, appropriate gelation time and gel properties 3 ratios were selected. These ratios are SF6 (S.S/Sol. 70%), SF8 (S.S/Sol. 50%) and SF10 (S.S/Sol. 30%) solutions.
All experiments were done under loadings at 3 different depths (2 m, 5 m and 8 m). For this reason, surcharge loads were determined depending on the depth and gradation percentage before starting the injection experiments.
In experimental studies, grouting was successfully applied in both medium sand-fine sand mixture samples and silty fine sand mixture samples. In all experiments, the displacement during the grouting was controlled and the pressure value at which hydraulic fracture occurred was determined. Thus, the limit pressure value at which the sample can be grouted has been determined. The maximum grouting pressure in the medium sand-fine sand mixture samples varied between 0.7 bar and 4 bar. But this value varied between 0.3 bar and 3,1 bar in silty fine sand mixture samples.
Changed S.S/Sol. rate and depth values directly affected the limit pressure values. Maximum grouting pressure has increased due to the fact that increase in S.S/Sol rate both medium sand-fine sand mixture and silty fine sand mixture samples. In addition, the maximum grouting pressure value increased with increasing depth.
As a result of the study; it was determined that the medium sand-fine sand mixture samples were occured to hydraulic fracturing at higher pressures than the silty fine sand mixture samples. In addition, it is seen that the limit pressure values decrease with the increase of the silt percentage up to 60%, and limit pressure values increase after 60% silt ratio.