Geçirimlilik katsayısı (k, hydraulic conductivity), zeminin içinden suyun akış kolaylığını gösteren bir zemin özelliğidir. Birim: m/s veya cm/s. Darcy yasasının temel parametresidir ve drenaj, sızıntı, baraj güvenliği, iksa tasarımında kritiktir.
Darcy Yasası
q = k × i × A
Tablo: Darcy Yasası özeti.
| Parametre | Anlam | Birim |
|---|---|---|
| q | Debi | m³/s |
| k | Geçirimlilik katsayısı | m/s |
| i | Hidrolik eğim = Δh/L | - (birimsiz) |
| A | Akış kesit alanı | m² |
Darcy yasası laminer akış için geçerlidir (düşük Reynolds).
Zemin Cinsine Göre k Değerleri
Tablo: Zemin Cinsine Göre k Değerleri özeti.
| Zemin Tipi | k (m/s) | Geçirgenlik |
|---|---|---|
| Çakıl | 10⁻¹ - 10⁻³ | Çok yüksek |
| Temiz kum | 10⁻³ - 10⁻⁵ | Yüksek |
| İnce kum, silt | 10⁻⁵ - 10⁻⁷ | Orta-düşük |
| Siltli kil | 10⁻⁷ - 10⁻⁹ | Çok düşük |
| Kil | 10⁻⁹ - 10⁻¹² | Neredeyse geçirimsiz |
| Kaya (çatlaksız) | < 10⁻¹² | Geçirimsiz |
Ölçüm Yöntemleri
Laboratuvar
Sabit Yük (ASTM D2434) — yüksek k zeminler (kum, çakıl):
- Silindir numunede sabit hidrolik eğim
- Çıkan suyun debisi ölçülür
- k = q·L / (A·Δh)
Değişken Yük (ASTM D5084) — düşük k zeminler (kil, silt):
- Burette içinde su seviyesi düşmesi gözlenir
- k = (a·L)/(A·t) · ln(h₁/h₂)
Saha
Tablo: Saha özeti.
| Test | k Aralığı |
|---|---|
| Pumping test | 10⁻⁸ - 10⁻¹ m/s |
| Slug test | 10⁻¹⁰ - 10⁻⁴ |
| Packer (Lugeon) test | Kaya formasyonları |
| Infiltrometre | Yüzey geçirgenliği |
k Üzerinde Etkili Faktörler
- Tane boyutu: Büyük tane → büyük k
- Boşluk oranı (e): Büyük e → büyük k
- Sıkıştırma derecesi: Daha sıkı → küçük k
- Zemin yapısı: Tabakalı → anizotropik
- Sıcaklık: Yüksek → düşük viskozite → büyük k
- Suyun kalitesi: Tuzlu su kilde k'yi azaltır
Hazen Formülü (Temiz Kum)
k ≈ C × D10²
- D10: Efektif tane boyutu (10% geçen boy, mm)
- C: 0.01 - 1.5 (tipik 1.0)
- k birim: cm/s
Tipik örnek: D10=0.2 mm, C=1.0 → k ≈ 0.04 cm/s = 4×10⁻⁴ m/s.
Baraj ve Zemin Sızıntısı
Darcy ile sızıntı hesabı:
q = k × i × A, i = ΔH/L
Örnek: 50m yüksek barajda üstte ΔH=45m, L=100m, k=10⁻⁵ m/s, A=5000 m²: q = 10⁻⁵ × 0.45 × 5000 = 0.0225 m³/s = 81 m³/saat
Çok fazla — zemin geçirimsiz (yumuşak kil, kompakt) gerekir.
Kazı ve Yeraltı Suyu Çekimi
Kazıda su baskısı ve hacim:
- Bir dönüm için kapasiteli pompa seçimi
- Zemin iyileştirme (jet-grout, bentonit çamur) gerekli olabilir
Eurocode 7 ve Tasarım
Tasarım değerleri (kd):
- Kesin sızıntı: kd = k × 10 (güvenli taraf)
- Zemin stabilitesi: kd = k / 10 (konservatif)
Karakteristik Değerler
Türkiye saha deneyimi:
Tablo: Karakteristik Değerler özeti.
| Bölge Zemini | Tipik k |
|---|---|
| İstanbul kumlu siltli kil | 10⁻⁶ m/s |
| Ankara kil | 10⁻⁹ m/s |
| İzmir alüvyon | 10⁻⁴ m/s |
| Anadolu granit (çatlaksız) | 10⁻¹² m/s |
| Doğu Karadeniz kum-çakıl | 10⁻³ m/s |
Sık Sorulan Sorular
k neden çok geniş aralıkta (10⁻¹² - 10⁻¹)? Zemin 10 trilyon kat daha geçirgen olabilir! Tane boyutu, boşluk oranı ve yapı çok etkili.
Kil baraj çekirdeği nasıl çalışır? k ≤ 10⁻⁹ m/s kil çekirdekli baraj, sızıntıyı neredeyse sıfıra indirir — seçim kriteri maksimum %2 kayıp.
Yüksek k zeminde bina yapılabilir mi? Evet, ama yeraltı suyu seviyesi kritik. Drenaj tasarımı şart, pompa kapasitesi abartılmış olmalı.
İlgili
Son güncelleme: 22 Nisan 2026 · Kaynaklar: TS 1900-3, ASTM D2434, ASTM D5084, Darcy (1856).