Aşırı konsolidasyon oranı (OCR) nedir ?

Aşırı konsolidasyon oranı (AKO / OCR ), bir kil/silt gibi kohezyonlu zeminin geçmişte maruz kaldığı en büyük efektif düşey gerilmenin, bugün bulunduğu efektif düşey gerilmeye oranıdır:

OCR=σp′ /σv0′

σp′: ön konsolidasyon gerilmesi = zeminin “geçmişte gördüğü en yüksek” efektif gerilme
σv0′: mevcut efektif düşey gerilme (yerinde, bugünkü)

Normal, aşırı ve çok yüksek konsolide durumları

OCR zeminin “geçmiş hafızasını” verir:

OCR ≈ 1 (Normal konsolide – NC)
Zemin şu an yaklaşık en yüksek geçmiş gerilmesi altında.
→ Oturmalar genelde daha büyük, sıkışabilirlik daha yüksek, drenajlı kayma dayanımı (φ′, c′) daha “tipik” değerlerde.
OCR > 1 (Aşırı konsolide – OC)
Zemin geçmişte daha büyük gerilmeler görmüş, sonra yük azalmış (erozyon, kazı, yeraltı suyu düşüp–yükselmesi, buzullaşma vb.).
→ Küçük–orta yük artışlarında oturma daha az (daha rijit davranır).
→ Kesme dayanımı ve deformasyon modülü genelde daha yüksek (özellikle küçük şekil değiştirmelerde).
→ Ancak pratikte önemli nokta: Eğer yeni yükleme (\sigma'_p)’yi aşarsa, zemin “kırılır” ve NC gibi büyük konsolidasyon oturması başlar (eğim artar).
OCR çok yüksek
→ Yüksek rijitlik + belirgin “yield” (ön konsolidasyon noktasında davranış kırılması).
→ Bazı killerde “çatlaklı/kuruma çatlaklı” yapı, örselenmeye duyarlılık görülebilir; numune bozulması etkisi büyür.

Yaklaşık OCR aralıkları

Bu aralıklar yaygın mühendislik kullanımına uygundur:

0.8 – 1.2: Normal konsolide / sınırda
1.2 – 2: Hafif aşırı konsolide
2 – 4: Orta aşırı konsolide
4 – 8: Yüksek aşırı konsolide
> 8: Çok yüksek (özel jeolojik hikâye / kuruma–erozyon / buzullaşma vb. olasılığı)

Not: “Tipik” değerler bölge jeolojisine çok bağlıdır; aynı sahada bile tabakadan tabakaya değişebilir.

OCR nasıl elde edilir?

1) Oedometer (1D konsolidasyon) deneyi – klasik ve en güvenilir yol

Numune oedometerde kademeli yüklenir, e–log σ′ eğrisi çıkarılır.
Eğriden σp′ bulunur (Casagrande yöntemi en bilinenidir; ayrıca Becker, Janbu vb. yorumlar da var).
σv0′ yerinde efektif gerilmeden hesaplanır:

σv0′=σv0−u0

Burada σv0 toplam düşey gerilme, (u0) boşluk suyu basıncı.

Artı: Doğrudan σp′ verir.
Eksi: Numune kalitesi çok kritik (özellikle OC killerde örselenme, σp′’yi küçümseyebilir).

2) CPTu (piezokoni) ve korelasyonlar

CPTu’dan elde edilen uç direnci, sürtünme, gözenek suyu basıncı ile OCR tahmini yapılır. OC killerde CPTu eğrileri çoğu zaman “daha rijit/dirençli” karakter gösterir.
Artı: Sürekli profil, hızlı.
Eksi: Korelasyonlar zemin tipine ve yerel kalibrasyona duyarlı; nihai tasarım için genelde oedometer ile doğrulanır.

3) SHANSEP yaklaşımı (özellikle kil dayanımı ile)

Drenajsız kayma dayanımı ile efektif gerilme arasında OCR etkisini kullanan yaklaşım:

(S) ve (m) parametreleri kil tipine göre değişir (saha/ laboratuvar kalibrasyonu gerekir).

Artı: Stabilite problemlerinde (kısa dönem) pratik.
Eksi: Parametre kalibrasyonu yoksa belirsizlik büyür.

4) Jeolojik kanıttan “yaklaşık” OCR

Erozyonla kaldırılan eski örtü kalınlığı, eski yeraltı suyu seviyesi, kazı vb. biliniyorsa $σ_{p'}$ yaklaşık çıkarılabilir.
Bu daha çok ön değerlendirme içindir.

Geoteknik mühendisliği açısından yorum (tasarıma etkisi)

OCR’yi doğru bilmek şu kararları direkt etkiler:

Oturma hesabı

σv0 --> σ'p aralığında “recompression” (Cr) ile küçük oturma,
σ'p aşılırsa “virgin compression” (Cc) ile büyük oturma.
Bu yüzden OCR, oturma eğrisinin kırılma noktasını belirler.

Zemin rijitliği / deformasyon modülü
OC zeminler genelde daha rijittir → aynı yükte daha az deformasyon; ama “yield” aşılırsa rijitlik düşer.
Şev ve kazı stabilitesi (kısa dönem)
OC killer çoğu zaman daha yüksek (s_u) gösterir; bu stabiliteyi artırabilir.
Ama çatlaklı yapı/örselenme gibi durumlar ters etki yaratabilir.
Numune ve deney seçimi
OC killerde numune bozulması kritik olduğundan, OCR için yüksek kaliteli örselenmemiş numune ve mümkünse CPTu gibi saha verileriyle çapraz kontrol idealdir.