Kohezyon (c), zemin taneleri arasındaki çimentolaşma, elektrokimyasal bağ, kapiler emme ve kil mineralinin yapışkanlığı gibi mikro ölçekli kuvvetlerin makro ölçekli zemin dayanımına verdiği katkıdır. Mohr-Coulomb dayanım kriterinin sabit (intercept) terimidir.
Mohr-Coulomb Dayanım Kriteri
τf = c + σ' · tan(φ)
- τf: Yenilme anındaki kesme gerilmesi (kPa)
- c: Kohezyon (kPa)
- σ': Efektif normal gerilme (kPa)
- φ: İçsel sürtünme açısı (derece)
Yenilme zarfı σ-τ uzayında düz bir çizgidir; c çizginin y-eksenindeki kesimidir.
Kohezyon Kaynakları
| Kaynak | Açıklama |
|---|---|
| Çimentolaşma | Karbonat, demir oksit, silika ile bağlanma |
| Van der Waals kuvvetleri | Kil mineralleri arası moleküler çekim |
| Kapiler emme | Negatif boşluk suyu basıncı (kısmen doygun) |
| Mekanik kenetleme | Tane şekli (köşeli partiküller) |
| Difüz çift tabaka | Kil yüzey yükü, ozmotik baskı |
Tipik Değerler
Drenajsız Kohezyon (Su, cu)
Terzaghi-Peck sınıflandırması (doygun kil):
| Kıvam | Su (kPa) | El testi |
|---|---|---|
| Çok yumuşak | < 12 | Yumruktan akar |
| Yumuşak | 12 - 25 | Kolay parmakla ezilir |
| Orta sert | 25 - 50 | Orta kuvvetle ezilir |
| Sert | 50 - 100 | Tırnakla iz açılır |
| Çok sert | 100 - 200 | Tırnakla zor iz |
| Katı | > 200 | Çekiçle kırılır |
Drenajlı Kohezyon (c')
| Zemin | c' (kPa) | φ' (°) |
|---|---|---|
| Normal konsolide kil | 0 - 5 | 18 - 25 |
| Hafif aşırı konsolide kil | 5 - 15 | 20 - 28 |
| Aşırı konsolide kil | 15 - 30 | 22 - 30 |
| Çimentolu kum | 5 - 25 | 30 - 35 |
| Çakıl | 0 | 35 - 45 |
| Kuru kum | 0 | 30 - 40 |
| Yumuşak kireçtaşı | 50 - 500 | 25 - 35 |
| Sert kayaç | 1000 - 10000 | 30 - 45 |
Ölçüm Yöntemleri
1. Üç Eksenli Deney (Triaxial)
En doğru ve kapsamlı test.
UU (Unconsolidated-Undrained, ASTM D2850)
- Konsolidasyon yok, drenaj yok
- Hızlı sonuç (1-2 saat/numune)
- Drenajsız Su ölçer
- φu = 0, c = Su
CU (Consolidated-Undrained, ASTM D4767)
- σ₃ altında konsolidasyon (24 saat)
- Boşluk suyu basıncı (u) ölçülür
- Total parametre (c, φ) + efektif (c', φ')
- En yaygın
CD (Consolidated-Drained)
- Yavaş yükleme, drenaj serbest
- Efektif c', φ' direkt
- Çok uzun (kil için 1-2 hafta)
2. Direkt Kesme (ASTM D3080)
- Yatay kesme yüzeyinde σn ve τ ölçülür
- 3-4 farklı σn ile c ve φ türetilir
- Hızlı ama drenaj kontrolü zor
- Kum için ideal, kil için yaklaşık
3. Serbest Basınç (UCS, ASTM D2166)
- σ₃ = 0 üç eksenli özel hal
- Su = qu / 2
- Hızlı (10-30 dk)
- Sadece doygun kil
4. Vane Shear (Yerinde, ASTM D2573)
- 4 kanatlı veyn zemine itilir, döndürülür
- Yenilme tork → Su direkt
- Yumuşak-orta sert kil için ideal
5. Pocket Penetrometer / Torvane
- Saha hızlı test
- qu veya Su tahmini
- Sadece ön kontrol için
SPT N ile Korelasyon
Stroud (1974) — kil:
Su ≈ f · N₆₀ (f = 4-7 kPa)
| N₆₀ | Kıvam | Su (kPa) |
|---|---|---|
| <2 | Çok yumuşak | <12 |
| 2-4 | Yumuşak | 12-25 |
| 4-8 | Orta | 25-50 |
| 8-15 | Sert | 50-100 |
| 15-30 | Çok sert | 100-200 |
| >30 | Katı | >200 |
Not: Killi zeminde SPT güvenilirliği düşüktür, kalibrasyon gerekir.
Tasarımda Kullanım
1. Sığ Temel Taşıma Kapasitesi (Terzaghi)
qult = c · Nc + q · Nq + 0.5 · γ · B · Nγ
φ = 0 (drenajsız) için Nc = 5.14:
Bu terimin sayısal etkisini görmek için zemin taşıma gücü hesabına kohezyon değerini girip Nc katkısını izleyebilirsiniz; dairesel kayma yüzeylerinde aynı parametrenin güvenlik sayısına etkisi ise şev stabilitesi hesabında görülür.
qult = 5.14 · Su + q
Örnek: 2 m derin, B = 3 m sürekli temel, Su = 80 kPa, γ = 18 kN/m³: qult = 5.14 × 80 + 2 × 18 = 447 kPa
2. Şev Stabilitesi
Yumuşak kilde kritik derinlik:
Hc = (4 · Su) / γ
Su = 50 kPa, γ = 18 kN/m³ → Hc = 11.1 m Bu derinlikten daha derin kazılar destekli yapılmalıdır.
3. İstinat Duvarı (Rankine)
pa = Ka · γ · z − 2 · c · √Ka
c terimi pasif basıncı azaltır. Kritik çatlak derinliği:
zc = (2c · √Ka) / (γ · Ka) = 2c / (γ · √Ka)
4. Kazık Çevre Sürtünmesi (α-yöntemi)
fs = α · Su
| Su (kPa) | α |
|---|---|
| <25 | 1.0 |
| 50 | 0.85 |
| 100 | 0.6 |
| 200 | 0.4 |
| >300 | 0.3 |
Kohezyona Etkiyen Faktörler
Su İçeriği (En Güçlü)
- Likit limit yakın su → düşük dayanım
- Plastik limit altı → yüksek dayanım
- Atterberg PI etkili
Konsolidasyon Tarihçesi
- Aşırı konsolide kil → yüksek c'
- OCR (Overconsolidation Ratio) = σ'p/σ'v
- OCR > 4 → "aşırı konsolide"
Mineraloji
- Montmorillonit/bentonit → yüksek aktivite, su hassasiyeti
- Kaolinit → daha stabil
- İllit → orta
Yapısal Bozulma (Remolding)
- Doğal kil "sensitif" → bozulunca Su düşer
- Hassasiyet St = Su,doğal / Su,bozuk
- St > 4: hassas, St > 8: çok hassas (quick clay)
Karakteristik Değer (Eurocode 7)
ck = ortalama − 0.5 · σ (5% güvenlik fraksili yaklaşımı)
Tasarım değeri:
cd = ck / γc
Kısmi güvenlik katsayısı:
- γc' (efektif) = 1.25
- γcu (drenajsız) = 1.40
Sık Yapılan Hatalar
- Drenajlı/drenajsız karıştırma — c' ile Su yer değiştirir, dayanım 10× yanılır
- Tek deneyle parametre alma — yaygın uygulamada en az 3 numune (UU) veya 3 σ3 seviyesi (CU) önerilir
- Numune bozulması — taşıma, kesim sırasında dayanım kaybı
- Pocket penetrometer ile tasarım — sadece ön bilgi
- SPT ile kil dayanımı — yüksek hata payı
- Atterberg ile c tahmin — sadece dolaylı korelasyon
- Aşırı konsolide kilin "rezidüel" dayanımı — kayma sonrası c'r ≈ 0
Sık Sorulan Sorular
Kumda kohezyon olur mu? Saf temiz kumda c = 0. Ancak nemli kumda "görünür kohezyon" (apparent cohesion) olur (kapiler emmeyle), bu suya batırılınca sıfıra düşer. Çimentolu kum, çatlaklı kayaç gibi tabakalarda gerçek c değerleri 5-25 kPa görülebilir.
Kohezyon yaşa göre artar mı? Evet — çimentolaşma sürecinde (karbonat çökelmesi, demir oksit) c kademeli olarak artabilir. Literatürde "aging" (yaşlanma) etkisinin, jeolojik zamanda tipik olarak 5-30 kPa kohezyon kazandırabileceği belirtilir. Ancak kazıdan sonra yapısal bozulma ile bu kohezyon kaybedilebilir.
Drenajsız analiz ne zaman tercih edilir? Düşük geçirgenli (k < 10⁻⁸ m/s) kil zeminlerde kısa süreli yüklemelerde: yapım anı stabilite, ani kazı, deprem etkisi, hızlı dolgu. Uzun vadeli (yıllar) analizde drenajlı (c', φ') parametreleri kullanılır. Eğer her ikisi de yapılır, kritik olan tasarıma esas alınır.
İlgili Terimler
Son güncelleme: 18 Mayıs 2026 · Kaynaklar: ASTM D2850, D4767, D2166, TS 1900-2:2006, Terzaghi-Peck (1996), Bowles (1996).