Akustik Emisyon (AE) tekniûi: 2- AE tekniûiyle TŸrkiyeÕde arazi gerilmelerinin belirlenmesi konusunda bir šn inceleme

Transkript

1 Yerbilimleri, 25 (2002), Hacettepe niversitesi Yerbilimleri Uygulama ve AraßtÝrma Merkezi BŸlteni Bulletin of Earth Sciences Application and Research Centre of Hacettepe University Akustik Emisyon (AE) tekniûi: 2- AE tekniûiyle TŸrkiyeÕde arazi gerilmelerinin belirlenmesi konusunda bir šn inceleme Acoustic Emission (AE) technique: 2 Ð A preliminary investigation on the determination of in-situ stresses by AE technique in Turkey ErgŸn TUNCAY, Reßat ULUSAY Hacettepe niversitesi, Jeoloji MŸhendisliÛi BšlŸmŸ, Beytepe, ANKARA Hidehiko WATANABE, Hisataka TANO Nihon niversitesi, Ünßaat MŸhendisliÛi BšlŸmŸ, Koriyama, JAPONYA mer AYDAN Tokai niversitesi, Deniz Ünßaat MŸhendisliÛi BšlŸmŸ, Shimizu, JAPONYA ErdoÛan Y ZER Üstanbul Teknik niversitesi, Maden FakŸltesi, Jeoloji MŸhendisliÛi BšlŸmŸ, ÜSTANBUL Z Arazi (in-situ) gerilmelerinin bÿyÿklÿklerinin, yšnelimlerinin ve daûýlýmlarýnýn belirlenmesi, yeraltý a ÝklÝklarÝnÝn duraylýlýûý, destek sistemlerinin tasarýmý, kaya patlamalarýnýn šnceden kestirimi ve ßev duraylýlýûý gibi mÿhendislik uygulamalarýnýn yaný sýra, depremlerin yorumlanmasý a ÝsÝndan da olduk a bÿyÿk bir šnem taßýmaktadýr. Arazi gerilmelerinin belirlenmesi i in šnerilen kuramsal yaklaßýmlarýn yaný sýra, hidrolik atlatma, gerilim boßaltma ve gerilim dengeleme gibi arazi deney yšntemleri bulunmaktadýr. AyrÝca, maliyeti daha dÿßÿk olan Akustik Emisyon (yayýlma) (AE) yšntemi, kÿresel konumlama sistemine (GPS) dayanan yšntem ve fay iziklerinden gerilmeyi belirleme yšntemi gibi yšntemlerden de yararlanýlmaktadýr. DiÛer arazi deney yšntemlerine gšre daha pratik ve maliyetinin dÿßÿk olmasý, ayrýca bazý yšntemlerdeki sýnýrlamalarý i ermemesi nedeniyle, AE tekniûinin kullanýmýyla ilgili alýßmalar šzellikle son on yýlda Japonya ve ABDÕde yaygýnlaßmýßtýr. TŸrkiyeÕde ok sayýda bÿyÿk kaya mÿhendisliûi yapýsý bulunmasýna raûmen, gerilmelerin yerinde belirlenmesi i in ger ekleßtirilen arazi deneyi yok denecek kadar azdýr. Bu alýßmada šncelikle, AE tekniûinin gerilmelerin belirlenmesinde kullanýmý anlatýlmýß, yaygýn olarak kullanýlan diûer yšntemlerle kýsaca karßýlaßtýrýlmýß, yšntemden elde edilen sonu larý etkileyen faktšrler ve yšntemin sýnýrlamalarý tartýßýlmýßtýr. AyrÝca, TŸrkiyeÕdeki eßitli a Ýk ißletmelerden, tÿnel, yeraltý ißletmeleri ve taß ocaklarýndan elde edilmiß kaya bloklarýndan laboratuvarda alýnan yšnlÿ karotlar Ÿzerinde yapýlan AE deneylerinden elde edilen bulgular sunularak yorumlanmýßtýr. Elde edilen sonu lara gšre, TŸrkiyeÕde farklý yerler i in AE tekniûinden belirlenen dÿßey gerilmelerin bazýlarý, kuramsal olarak hesaplanan šrtÿ tabakasý gerilmeleriyle benzerlik gšsterirken, bazýlarý olduk a farklý ÝkmÝßtÝr. AyrÝca AE yšntemiyle TŸrkiyeÕdeki šl Ÿm yerleri i in belirlenen ortalama yatay gerilmelerin dÿßey gerilmelere oranlarý, dÿnyanýn eßitli yerlerinde yapýlan yerinde deneylerden elde edilen sonu larýn alt sýnýrýna yakýn konumda yer almýßtýr. Anahtar kelimeler: Akustik emisyon (AE), arazi gerilmesi, Kaiser etkisi. ABSTRACT Determination of the magnitude, orientation and distribution of in-situ stresses has a prime importance in engineering applications such as stability of underground openings, prediction of rock bursts, slope stability, and also for the interpretation of earthquakes. In addition to theoretical approaches for the determination of in-situ stresses, so- E. Tuncay etuncay@hacettepe.edu.tr

2 84 Yerbilimleri me in-situ testing methods such as hydraulic fracturing, overcoring and stress compensating method are being employed. Besides, the cheaper techniques including Acoustic Emission (AE) method, the methods based on global positioning system(gps) and fault striations are also utilized. Because the AE method is cheaper and simpler when compared to other in-situ testing methods and does not have some limitations which are involved by some other methods, investigations on this method became more common particularly in the last decade in USA and Japan. Although many rock engineering structures exist in Turkey, there is no considerable amount of in-situ stress measurements. In this study, firstly the use of AE technique for in-situ stress measurements, comparison of the technique with the other commonly employed methods, the factors affecting the results from AE measurements and limitations of the method are briefly discussed. In addition, the results of the AE tests obtained from the oriented core specimens, which are extracted from the blocks sampled from various open pit and underground mines, tunnels and quarries in Turkey, are presented and assessed. The results reveal that there are some similarities between the vertical stresses determined from the AE technique and theoretically calculated overburden stresses by using depth and unit weight of the rocks, while some of them show evident differences. In addition, the ratios of average horizontal and vertical stresses calculated from the AE measurements in Turkey take place at the lower bound of those obtained from in-situ stress measurement at the different parts of the world. Key words: Acoustic emission (AE), in-situ-stress, Kaiser effect. GÜRÜÞ Arazi gerilmelerinin belirlenmesi i in, baßta kuramsal yaklaßýmlar olmak Ÿzere, bazý arazi deneyleri ve dolaylý yšntemler kullanýlmaktadýr. YerkabuÛunun karmaßýk bir yapýya sahip olmasý, kuramsal yaklaßýmlarýn gÿvenilirliûini ciddi olarak azaltmakta ve šzellikle TŸrkiye gibi engebeli bir topoûrafyaya sahip ve aktif tektonik bšlgelerdeki mÿhendislik yapýlarýnýn tasarýmýnda arazi deneylerinden yararlanýlmasýný zorunlu kýlmaktadýr. Arazi gerilmelerinin šl Ÿlmesi amacýyla ISRM (Kim ve Franklin, 1987) tarafýndan, yassý kriko, hidrolik atlatma, USBM ve CSIRO gerilim boßaltma yšntemleri šnerilmektedir. Bununla birlikte, šzellikle gerilim boßaltma yšntemlerinde bazý gelißmeler kaydedilmiß olup, yarým kÿre ve koni ßekilli deformasyon šl erlerin kullanýldýûý gerilim boßaltma yšntemleri de gelißtirilmißtir (Kobayashi vd., 1991 Ð Amadei ve Stephansson, 1997Õden; Sugawara ve Obara 1995 ve 1999). Bu yšntemlerin yaný sýra, faylanma mekanizmasý (odak mekanizmasý) šzÿmÿ, kÿresel konumlama sistemine (GPS) dayanan yšntem ve fay iziklerinden gerilmeyi belirleme yšntemi gibi dolaylý yšntemler de kullanýlmaktadýr. Bir yerde gerilme šl ŸmŸnden ama, o yerde šl- Ÿlen eksen yšnlerindeki gerilme tansšrÿnÿn bileßenlerinin belirlenerek asal gerilmelerin hesaplanmasý, ya da doûrudan asal gerilmelerin belirlenmesidir (Þekil 1). Genellikle dÿßey bir sondaj deliûi i inde ger ekleßtirilen hidrolik atlatma deneyinde en bÿyÿk ve en kÿ Ÿk yatay gerilmeler belirlenmekte, dÿßey arazi gerilmesi ise deneyin yapýldýûý derinlik ve šrtÿ tabakasýnýn birim hacim aûýrlýûý dikkate alýnarak hesaplanmaktadýr. Bu deneyde ayrýca, asal gerilmelerden birinin dÿßey yšnde etkidiûi varsayýlmakta ve deneyden belirlenen en bÿyÿk ve en kÿ Ÿk yatay gerilmeler diûer asal gerilmeler olarak de- Ûerlendirilmektedir. Ancak, šzellikle yerkabuûunun yÿzeye yakýn kýsýmlarýnda topoûrafyadaki deûißkenliûin arazi gerilmeleri Ÿzerinde olduk a etkin olduûu ve dolayýsýyla asal gerilmelerin yšnlerinin de olduk a farklýlýk gšsterdiûi bilinmektedir (Amadei ve Stephansson, 1997). Bu nedenle, topoûrafyanýn deûißkenlik gšsterdiûi bšlgelerde dÿßey bir sondajda ger ekleßtirilen hidrolik atlatma deneyinden elde edilen sonu - lar yatay dÿzlemdeki en bÿyÿk ve en kÿ Ÿk gerilmeleri vermektedir. Ancak, šzellikle yÿzeye yakýn kesimler icin, elde edilen bu gerilmeler Ÿ asal gerilimden ikisine karßýlýk gelmemektedir. Buna karßýn, yatay veya eûimli olarak a Ýlan belirli sayýdaki sondajda hidrolik atlatma deneyleri ger ekleßtirilerek gerilme tansšrÿnÿn tÿm bileßenlerinin belirlenmesi mÿmkÿn olabilmektedir. Ancak uygulamada genellikle dÿßey sondajlarda hidrolik atlatma deneyi yapýlmaktadýr. Bununla birlikte, ok derin yerlerde diûer yšntemlerin kullanýmý mÿmkÿn olamadýûýndan, hidrolik atlatma tekniûi gÿnÿmÿz koßullarýnda bu derinliklerde uygulanabilen tek deney olma šzelliûini taßýmaktadýr. YeraltÝ a ÝklÝklarÝnda uygulanan gerilim dengeleme yšntemlerinden yassý kriko deneyinde, gerilme tansšrÿnÿn sadece bir tek normal bileßeninin belirlenmesi mÿmkÿn olabilmektedir. Bu deneyden belirlenen gerilme deûe-

3 Tuncay vd. 85 (a) Þekil 1. (a) Gerilme tansšrÿ bileßenlerinin ve (b) asal gerilmelerin birim kÿp Ÿzerinde ve matris formunda gšsterilißi. Figure 1. Illustration of the stress tensor components (a) and principal stresses (b) on a unit cube and in matrix form. ri ise, birincil gerilme olmayýp, šl ŸmŸn yapýldýûý bšlgedeki kazý yÿzeyine paralel konumdaki, yassý kriko dÿzlemine dik olarak etkiyen normal gerilmeyi temsil etmektedir. Tinchon (1986; Amadei ve Stephansson, 1997Õden) ile Pinto ve Cunha (1986; Amadei ve Stephansson, 1997Õden), yassý kriko deneyinin tÿnel eperinde farklý yšnlerde uygulanmasýyla birincil gerilme tansšrÿnÿn tÿm bileßenlerinin belirlenebileceûini ifade etmektedirler. Bunun i in yassý kriko deneyine ait šl Ÿm noktalarýndan elde edilen ikincil gerilmeler tÿnelin ßekli gšzšnÿnde bulundurularak geri šzÿmlemeye tabi tutulurlar. YeraltÝ a ÝklÝklarÝnda uygulanan gerilim boßaltma yšnteminde ise, tÿm gerilme bileßenlerinin belirlenmesi yarýmkÿre veya konik u lu deformasyon šl erler kullanýlarak mÿmkÿn olmakla birlikte, silindirik olarak a Ýlan tek bir delikte ise mÿmkÿn olamamaktadýr. Bu deney, genellikle tÿnel duvarýnda a Ýlan deliklerde uygulanmaktadýr. Deneyde birincil gerilmelerin belirlenebilmesi i in, delik uzunluûunun tÿnelin a ÝlmasÝyla olußan ikincil gerilme ortamýný ge ip birincil gerilmelerin temsil edilebileceûi bir uzaklýûa kadar ulaßmasý gerekir. Arazi deneylerinin en šnemli dezavantajlarý pahalý olmalarý ve uygulamayla ilgili bazý zorluklarý i ermeleridir. Bununla birlikte, dÿßey yšnde a ÝlmÝß sondajlarda ger ekleßtirilen hidrolik atlatma deneyinin ve silindirik olarak a Ýlan tek bir delikte uygulanan gerilim boßaltma yšnteminin ok engebeli topoûrafyaya sahip bšlgelerdeki sýû derinliklerde uygulanmasý durumunda ortaya Ýkan kýsýtlamalar, bu deneylerden gerilme tansšrÿnÿn tÿm bileßenlerinin belirlenmesini engellemektedir. Gerilmeyi dolaylý yoldan belirleme yšntemlerinden biri olan faylanma mekanizmasý šzÿmÿyle yaklaßýk olarak deprem odaûý derinliûindeki asal gerilmelerin oranlanmýß bÿyÿklÿkleri ve yšnleri

4 86 Yerbilimleri (Aydan vd. 2001; Aydan ve Kim, 2002), kÿresel konumlama sistemine dayanan yšntemde (GPS) (Aydan, 2000a; Aydan vd., 2000) ise sadece yeryÿzeyindeki yatay gerilme hýzlarýnýn bÿyÿklÿkleri ve yšnleri belirlenebilmektedir. Bu nedenle, bu yšntemlerden yararlanýlarak bir lokasyondaki gerilme tansšrÿnÿn salt tÿm bileßenlerinin ve asal gerilmelerin belirlenmesi mÿmkÿn olamamaktadýr. BunlarÝn yaný sýra, fay iziklerinin yšnÿnden yararlanýlarak gerilmenin belirlenmesi amacýyla Anderson (1951), Bott (1959) ve McKenzie (1969) tarafýndan šnerilmiß ÒdolaylÝ yšnden gerilmeleri belirleme yšntemlerió bulunmakla birlikte, bu yšntemlerden gerilme tansšrÿnÿn tÿm elemanlarýnýn saptanmasý mÿmkÿn olamamaktadýr. Bu kýsýtlamalarý gidermek Ÿzere Angelier (1975, 1984) ve Aydan (2000b) tarafýndan Òfay iziklerine dayalý yšntemleró šnerilmißtir. Aydan (2000b)ÕÝn šnerdiûi fay iziklerine dayalý yšntemde, gerilme tansšrÿnÿn bileßenlerinin herbirinin dÿßey gerilmeye oranlarýný ifade eden katsayýlar belirlenmektedir. Ancak bu yšntemde bir girdi parametresi olan fay dÿzleminin sÿrtÿnme a ÝsÝ i in bir varsayým yapýlmasý gerekmektedir. SŸrtŸnme a ÝsÝ deûeri ok yÿksek ve ok dÿßÿk basýn lar altýnda Byerlee (1978) tarafýndan incelenmiß olup, bunun 30 ile 40 arasýnda deûißebileceûi belirtilmißtir. Fay izikleri yšntemi, ekonomik ve fiziksel nedenlerden dolayý gerilmeyi doûrudan šl - me yšntemlerinin her zaman kullanýlmasýnýn mÿmkÿn olmadýûý yerlerde gerilme ortamý hakkýnda bir šn deûerlendirme yapýlmasý ve/veya doûrudan šl Ÿm yšntemlerinin doûruluûunun sýnanmasý amacýyla mÿhendislere ve yerbilimcilere šnerilen pratik bir yšntemdir. AE tekniûinin diûer yšntemlere gšre daha pratik ve daha az maliyetli olmasý nedeniyle, bu yšntemle gerilmelerin belirlenmesi amacýyla gerekleßtirilen alýßmalar son yýllarda yaygýnlaßmýßtýr. Buna karßýn, AE yšnteminin gerilmelerin belirlenmesinde kullanýmýyla ilgili tartýßmalar da artmýßtýr (šrn; Hughson ve Crawhord, 1987; Hardy vd., 1989; Momayez ve Hassani, 1992; Holcomb 1993; Seto vd., 1999). TŸrkiyeÕde bugÿne deûin yeraltý ve a Ýk ißletme yšntemleriyle bir ok madenin ißletilmesine ve bÿyÿk šl ekte mÿhendislik yapýlarýnýn inßa edilmesine karßýn, arazi gerilmesi šl Ÿmleriyle ilgili yayýnlara rastlanmamaktadýr. TŸrkiyeÕde sadece, OymapÝnar hidroelektrik yeraltý santralýnýn inßaatýnda ve EtibankÕÝn KŸre bakýr-kurßun- inko ißletmesinde yerinde gerilme šl ŸmŸ yapýldýûý Aydan ve PaßamehmetoÛlu (1994) ve Aydan (2000b) tarafýndan belirtilmektedir. AyrÝca, AE tekniûi kullanýlarak Watanabe ve Tano (1999) ile Watanabe vd. (1999) tarafýndan Kapadokya bšlgesinde, Aydan vd. (2001) tarafýndan ise BatÝ AnadoluÕda arazi gerilmelerinin belirlenmesine yšnelik bazý alýßmalar yapýlmýßtýr. AE yšnteminin pratik ve daha az maliyetli olmasý nedeniyle, TŸrkiyeÕde bu konuyla ilgili boßluûun, bir šl Ÿde de olsa, giderilmesine katký saûlayabileceûi dÿßÿnÿlerek, aßaûýdaki bšlÿmlerde AE yšnteminin arazi gerilmelerinin belirlenmesinde kullanýmý anlatýlmýß ve šl Ÿmleri etkileyen faktšrler tartýßýlmýßtýr. AyrÝca, TŸrkiyeÕde deûißik yšrelerden alýnan yšnlÿ šrnekler Ÿzerinde yazarlar tarafýndan yapýlmýß AE deneylerinin sonu larý sunularak yorumlanmýßtýr. AE TEKNÜÚÜYLE ARAZÜ GERÜLMELERÜNÜN BELÜRLENMESÜ AE tekniûinden yararlanýlarak arazi gerilmelerinin belirlenmesi i in Kanagawa vd. (1976; Hayashi vd., 1979Õdan) tarafýndan yapýlan uygulama, Kaiser Etkisi (KE) seviyesinin tanýmý ve bu seviyenin neyi ifade ettiûi gibi konulara Tuncay ve Ulusay (2002) tarafýndan kýsaca deûinilmißtir. Bu bšlÿmde ise, KE seviyesinin daha duyarlý ßekilde belirlenmesi amacýyla kullanýlan yaklaßýmýn esaslarý verilmiß ve bu seviyenin belirlenmesinde etkin olan faktšrler tartýßýlmýßtýr. Kaiser Etkisi (KE) Seviyesinin Belirlenmesi Ü in KullanÝlan YaklaßÝm AE deneyinden elde edilen Òzaman Ð AE sayýsýó eûrilerinden KE seviyesinin belirlenmesi, basit gibi gšrÿnmesine raûmen, bazý durumlarda gÿ - leßmektedir. rneûin, Þekil 2aÕda gšrÿlen A, B, C noktalarýndan hangisinin se ileceûi konusunda yorumlama aßamasýnda karýßýklýk olabilmektedir. Bu nedenle, Kanagawa vd. (1976; Hayashi vd., 1979Õdan)Õnin alýßmasýndan sonra, KE seviyesinin belirlenmesi i in bazý araßtýrmacýlar tarafýndan eßitli yaklaßýmlar šnerilmißtir (Yoshikawa ve Mogi, 1981 ve 1990; Hayashi, 1979; Boyce, 1981-Hardy vd. 1989Õdan; Momayez vd., 1992; Shen, 1995; Watanabe ve Tano, 1999; Shin vd., 2000). Yoshikawa ve Mogi (1981 ve 1990) tarafýndan šnerilen yaklaßým, kendi i inde bazý elißkileri i ermektedir. Bu araßtýrmacýlar, KE seviyesinin belirlenmesi i in AE deneyini tek

5 Tuncay vd. 87 eksenli koßullar altýnda, 1. ve 2. yÿkleme evrimi ßeklinde arka arkaya iki kez ger ekleßtirip, bu yÿklemelerden elde edilen Òzaman-AE sayýsýó eûrilerinin farklýlýk gšstermeye baßladýûý zamandaki gerilmenin KE seviyesi olduûunu belirtmektedirler (Þekil 2b). Ancak Hardy vd. (1989), 2. yÿklemede deneyin baßlangýcýndan itibaren AE sayýsýnda azalma olmasý gerektiûini vurgulamýßlardýr. Bu alýßma kapsamýnda, yazarlarýn uygulamalarýnda da, Hardy vd. (1989)Õnin belirttiûi gibi, 2. yÿklemede belirlenen AE sayýlarýnda ciddi azalmalarýn olduûu gšzlenmißtir. YukarÝda deûinilen alýßmalarda šnerilen diûer yšntemlerde ise, KE seviyesini belirleme yaklaßýmlarý farklý olmasýna karßýn, birbirine olduk a yakýn KE deûerleri elde edilmektedir. Bu nedenle bu alýßmada, Watanabe ve Tano (1999) tarafýndan šnerilen ve doûrudan parametrik sistemden (Tuncay ve Ulusay, 2002) elde edilen veriler Ÿzerinde ißlem yapýlabilen, ayrýca uygulanmasý da olduk a basit olan yaklaßým kullanýlmýßtýr. Bu yaklaßýmda, Þekil 3Õte gšrÿldÿûÿ gibi, Òtoplam AE sayýsý Ð zamanó grafiûi Ÿzerinde her bir nokta i in AE sayýsý artýßý, RI(t) olarak adlandýrýlan fark, aßaûýda verilen eßitlikten belirlenmektedir. RI(t) = CR(t+ t) Ð CR(t) (1) Burada; CR(t+ t): t+ t ve t zamanlarýndaki toplam AE sayýlarý arasýndaki fark CR(t): t ve t- t zamanlarýndaki toplam AE sayýlarý arasýndaki fark t: Zaman farký ÒToplam AE sayýsý Ð zamanó grafiûi Ÿzerinde her bir nokta i in Eßitlik (1)Õde verilen ißlem yapýldýktan sonra ÒAE sayýsý artýßý RI(t) Ð zamanó grafiûi izilerek, en bÿyÿk RI(t) deûerinin elde edildiûi zamandaki gerilme deûeri KE seviyesi olarak belirlenmektedir. Watanabe ve Tano (1999), t zaman aralýûýný 40 saniyeye kadar deûißen deûerler alacak ßekilde belirlemißler ve bir tek grafik yerine daha fazla sayýda ÒRI(t) Ð zamanó grafiûi elde ederek, ortaya Ýkabilecek Þekil 2. (a) Tipik bir Òtoplam AE sayýsý Ð zaman Ð gerilmeó grafiûinde KE seviyesinin belirlenmesinde farklý yorumlamalara ilißkin bir šrnek ve (b) Yoshikawa ve Mogi (1981 ve 1990) tarafýndan šnerilen KE belirleme yšntemi. Figure 2.(a) An example for different interpretations on the determination of KE levels on a typical Òtotal AE count- time Ð stressó plot, and (b) the method suggested by Yoshikawa ve Mogi (1981 and 1990) for the determination of KE. Þekil 3. ÒToplam AE sayýsý Ð zamanó grafiûinden AE sayýsý artýßýnýn, RI(t), belirlenmesi. Figure 3.Determination of the Incremental AE count, RI(t), from the Òtotal AE count Ð timeó plot.

6 88 Yerbilimleri hatalarýn yorumlamadaki etkisini en aza indirmeye alýßmýßlardýr. rneûin, bu alýßma kapsamýnda elde edilmiß olan Þekil 4Õten; 24, 32, 40 saniye zaman aralýklarýyla izilen grafiklerde, 24 ve 32 saniye aralýklý izilen AE sayýsý artýßlarýnýn 3 doruk noktasýnda birbirlerine yakýn olmasýna karßýn, 40 saniyede ise farklýlýk daha belirgin olarak gšrÿlmektedir. (a) KE Seviyesinin Belirlenmesini Etkileyen Faktšrler AE yšnteminde KE seviyesinin, dolayýsýyla kayacýn ge mißte etkisi altýnda kaldýûý gerilme dÿzeyinin belirlenmesinde; kaya tÿrÿnÿn, kayacýn etkisinde bulunduûu gerilme ortamýndan alýnýp AE deneyi yapýlýncaya kadar ge en sÿrenin (bekletme zamaný) ve šrnek boyut etkisinin šnemli olduûu bazý araßtýrmacýlar tarafýndan (Hardy vd., 1989; Koerner ve Lord, 1989; Barr vd., 1992; Hardy ve Shen, 1992; Momayez ve Hassani, 1992; Seto vd., 1992 ve 1999; Barr vd., 1999; Shin vd., 2000; Park vd., 2001) laboratuvarda ger ekleßtirilen AE deneyleriyle ortaya konulmußtur. Bu alýßmalarda, kaya karot šrneûi Ÿzerine etkiyen gerilme, laboratuvarda uygulanan šn yÿklemelerle temsil edilmiß ve šrnek tek eksenli yÿkleme koßulunda belirli bir gerilme seviyesine kadar yÿklenmiß ve yÿk kaldýrýlmýßtýr (Þekil 5a). Ükinci aßamada ise, tek eksenli yÿkleme koßulunda parametrik AE sistemi ile ger ekleßtirilen deneyle (Þekil 5b) zamana karßý AE sayýsý, toplam AE sayýsý ve gerilme de- Ûerleri elde edilerek KE seviyeleri belirlenmißtir. Þekil 5. (a) Karot šrneûine tek eksenli šn yÿkleme yapýlýp yÿkÿn tekrar boßaltýlmasý ve (b) parametrik AE sistemi ile deney yapýlarak elde edilen sonu lardan KE seviyesinin belirlenmesi. Figure 5. (a) Uniaxially pre-loading and unloading of core sample, and (b) determination of KE level from the results of the test carried out by parametric AE system Þekil 4. FarklÝ zaman aralýklarý ( t) i in 3 farklý ÒRI(t) Ð zamanó grafiûinin elde edilerek KE seviyesinin belirlenmesi. Figure 4. Determination of KE level from ÒRI(t) Ð timeó graph obtained for different time intervals ( t). AyrÝca šn yÿklemede uygulanan gerilme ile AE deneyinde belirlenen KE seviyeleri de karßýlaßtýrýlmýßtýr. Kaya tÿrleri, bekletme zamanlarý ve karot boyutlarý farklý olacak ßekilde ger ekleßtirilen bu deneylerde sert kaya larda olumlu sonu lar alýnýrken, yumußak kaya larda KE seviyesinin belirlenmesi daha gÿ olmußtur. Bekletme sÿresi arttýk a bu seviyenin belirlenmesi gÿ leßmiß ve karot boyutu ile kayacýn etkisinde kaldýûý gerilme seviyesi bÿyÿdÿk e KE seviyesinin belirlenebilme sÿresinin de arttýûýný gšsteren sonu lar elde edilmißtir.

7 Tuncay vd. 89 AyrÝca Seto vd. (1992 ve 1999), KE seviyesinin bazen 1. yÿkleme evriminde gšzlenemediûini ancak 2. veya 3. yÿkleme evrimi sýrasýnda bu seviyenin belirlenebildiûini ifade etmißlerdir (Þekil 6). Bunun nedeninin ise, zaman etkisi olduûu ve bekletme zamaný arttýk a birinci yÿklemedeki AE deneylerinde belirgin bir KE seviyesi gšzlenmezken, 2. veya 3. yÿklemede bu seviyenin belirlenebildiûi adý ge en araßtýrmacýlar tarafýndan belirtilmektedir. Seto vd. (1999), šn yÿkleme yapýlmýß karotlar Ÿzerinde 7 yýl sonra gerekleßtirdikleri AE deneyleriyle KE seviyelerini kabul edilebilir bir farklýlýkla belirleyebilmißlerdir. Bekletme zamanýnýn etkisinin gšsterilmesi amacýyla, izelge 1Õde bu alýßma kapsamýnda elde edilmiß bazý sonu lar verilmißtir. Bir kire taßý bloûundan hazýrlanmýß karotlar Ÿzerinde 10 dakika ve 2 saat sÿreyle tek eksenli šn yÿkleme yapýlmýß (Þekil 7) ve daha sonra karotlarýn Ÿzerinden yÿk kaldýrýlarak 1, 15 ve 30 gÿn bekletilmißlerdir. Belirtilen bu sÿrelerde bekletilen karotlar Ÿzerinde AE deneyleri ger ekleßtirilerek KE seviyeleri belirlenmißtir ( izelge 1). Seto vd. (1992)Õnin belirttiûi gibi, KE seviyeleri 2. yÿklemelerden elde edilebilmißtir. 1. yÿklemelerde kayda deûer bir KE seviyesi gšzlenmemißtir. izelge 1Õden de gšrÿleceûi gibi, bekletme zamaný arttýk a KE seviyesinin belirlenmesindeki farklýlýk da artmaktadýr. AyrÝca, šn yÿkleme sÿresi arttýk a farklarýn azaldýûý belirlenmiß olup, kaya larýn doûada etkisi altýnda kaldýklarý gerilmelerin etki sÿresinin daha uzun olduûu gšzšnÿnde bulundurulduûunda, bu farklýlýûýn daha da azalabileceûi dÿßÿnÿlmektedir. Yazarlar, laboratuvarda šn yÿkleme koßullarýnda farklý kaya tÿrlerinin ve bekletme zamanýnýn etkisini araßtýrmak amacýyla daha ayrýntýlý bir alýßmayý baßlatmýß olmakla birlikte, alýßma halen devam ettiûi i in sonu larýnýn bu yazýda sunulmasý mÿmkÿn olamamýßtýr. AE yšntemi kullanýlarak gerilmelerin belirlenmesinde en šnemli tartýßma konularý; AEÕden belir- ZAMAN Þekil 6. n yÿkleme yapýlmýß karot šrneklerinde gerekleßtirilen AE deneylerinde 1. yÿklemede belirlenemeyen KE seviyesinin 2. ve 3. yÿklemelerde belirlenmesi (Seto vd., 1992Õden yeniden dÿzenlenmißtir) Figure 6. Determination of the KE level, that could not be determined at 1st loading, at the 2nd and 3rd loading stages on the pre-loaded core samples (rearranged from Seto et al., 1992). Þekil 7. Kire taßý bloûundan hazýrlanan karotlar Ÿzerinde 10 dakika ve 2 saat sÿreyle šn yÿklemelerin yapýlýp boßaltýlmasýný gšsteren grafikler. Figure 7. The graphs showing the pre-loadings and unloadings, on the limestone cores, in 10 minutes and 2 hours

8 90 Yerbilimleri izelge 1. Laboratuvarda tek eksenli šn yÿklemeye maruz býrakýlmýß ve farklý zamanlarda bekletilmiß karotlar Ÿzerinde ger ekleßtirilen AE deneylerinden belirlenen KE seviyeleri ve farklýlýklar. Figure 1. Kaiser effects with their errors determined from the AE tests carried out on the cores which have been pre-loaded in the laboratory and waited for different span time. n yÿkleme n yÿkleme Bekletme KE F sÿresi seviyesi (kpa) sÿresi seviyesi (%) AralÝk Ort. (gÿn)* (kpa) 10 dak saat F: FarklÝlÝk (belirlenen KE seviyesinin ortalama šn yÿkleme seviyesinden olan yÿzde farký), * n yÿkleme ile AE deneyinin yapýldýûý zamanlar arasýndaki fark lenen gerilmelerin kaya larýn jeolojik sÿre boyunca etkisinde kaldýklarý en bÿyÿk gerilmelere mi, yoksa gÿncel gerilmelere mi karßýlýk geldiûi ve AE deneyinin tek eksenli koßullar altýnda yapýlmasýnýn uygun olup olmadýûýdýr. AE deneyinin tek eksenli yÿkleme altýnda yapýlamayacaûý ve kayacýn doûada etkisinde kaldýûý gerilme ortamýnýn Ÿ eksenli yÿkleme ortamýna benzer olduûu, Holcomb (1983; Holcomb 1993Õden), Holcomb ve Martin (1985) ve Hughson ve Crawhord (1987) tarafýndan belirtilmißtir. Buna karßýn, Watanabe vd. (1994) tarafýndan tÿf karot šrnekleri Ÿzerinde Ÿ eksenli šn yÿkleme yapýlmýßtýr. Daha sonra bu šrneklerden ÝkartÝlan yšnlÿ karotlar Ÿzerinde tek eksenli yÿkleme ile ger ekleßtirilen AE deneyleri sonucunda KE seviyesinin yšn kavramýndan baûýmsýz olabileceûi belirtilmißtir (Þekil 8). Bunun yaný sýra, arazi deneylerinden ve tek eksenli yÿkleme koßulunda ger ekleßtirilen AE deneylerinden elde edilen gerilme deûerleri karßýlaßtýrýldýûýnda (Tuncay ve Ulusay, 2002; bknz. izelge 1), bazý farklýlýklar olmakla birlikte, sonu larýn benzerlik taßýdýklarý gšrÿlmektedir.. Kanagawa vd. (1981) de AE tekniûinden ge mißteki gerilmelerin mi yoksa gÿncel gerilmelerin mi belirlendiûi sorusuna a ÝklÝk getirmek amacýyla, ßev kazýsý yapýlmýß bir lokasyonda gerilim boßaltma yšntemi (overcoring) ile AEÕden elde edilen sonu larý karßýlaßtýrmýßlardýr (Þekil 9). AraßtÝrmacÝlar, AEÕden elde edilen gerilme deûerlerinin kazý yapýlmadan šnceki gerilmelere karßýlýk geldiûini, gerilim boßaltma yšnteminden ise kazý sonrasýna ait gerilmenin saptandýûýný belirtmißlerdir. Ancak bu araßtýrmacýlar, ßevin mevcut konumuna ka yýl sonra getirildiûine yšnelik bir bilgi vermemißlerdir. Kanagawa vd., (1981)Õnin ger ekleßtirdiûi bu alýßma ile AE yšnteminden belirlenen gerilmelerin belirli bir zaman šnce kayacýn etkisinde kaldýûý gerilmelere karßýlýk geldiûi sonucu ÝkmaktadÝr. Ancak bu sonu, AE yšntemiyle jeolojik sÿre boyunca en bÿyÿk gerilmelerin belirlendiûi anlamýna da gelmemektedir. T RKÜYEÕDE ARAZÜ GERÜLMELERÜNÜN AE Y NTEMÜYLE BELÜRLENMESÜ Bu alýßmada, AE yšnteminin TŸrkiyeÕnin bazý yerlerinde arazi gerilmelerinin tayin edilmesi amacýyla yeraltý ve yerÿstÿ ißletmeleri, taß ocaklarý, tÿnel gibi kaya yapýlarýnýn ve kazýlarýnýn bulunduûu 20 farklý yerden yšnlÿ kaya bloûu šrnekleri alýnmýßtýr. rnekleme yerleri Þekil 10Õda verilen TŸrkiye haritasýnda gšsterilmißtir. Her bloktan laboratuvarda yšnlÿ karotlar hazýrlanmýß (Þekil 11) ve her karot Ÿzerinde ayrý ayrý AE deneyleri ger ekleßtirilmißtir. Elde edilen veriden, Watanabe ve Tano (1999) tarafýndan šnerilen yšntem kullanýlarak KE seviyeleri belirlenmißtir. Her kaya bloûuna ilißkin a Ýklamalar, AE deneylerinde farklý yšnler i in belirlenen KE seviyeleri ve dolayýsýyla gerilme deûerleri izelge 2Õde verilmißtir. YšnlŸ karotlar Ÿzerinde ger ekleßtirilen AE deneyleriyle her bir yšn i in saptanan gerilme de- Ûerlerinden (bknz. izelge 2) gerilme tansšrÿnÿn belirlenebilmesi i in šncelikle X,Y ve Z dÿzlemlerine (bknz. Þekil 11) etkiyen makaslama gerilmelerinin belirlenmesi gerekmektedir. Bunun i in šncelikle Eßitlik (2), (3) ve (4)Õde verilen ilißkiler kullanýlarak Ÿ yšndeki makaslama gerilmeleri hesaplanmýßtýr. AE deneyleri i in karotlar hazýrlanýrken, her bir dÿzlemdeki ana yšnler

9 Tuncay vd. 91 Þekil 9. Bir sahada AE deneyi i in šrneûin alýndýûý ve gerilim boßaltma yšnteminin (overcoring) uygulandýûý yerler ve kazý šncesi ile sonrasýna ait ßev geometrisi (Kanagawa vd., 1981). Figure 9. The locations of the overcoring test and the blocks taken for AE test at a site, and the slope geometries before and after excavation. 1 τ xz = [σ XZ Ð (σ xx.cos 2 θ + σ zz.sin 2 θ)] sin2θ (3) 1 τ yz = [σ YZ Ð (σ yy.cos 2 θ + σ zz.sin 2 θ)] sin2θ (4) Þekil 8. eksenli koßulda belirli gerilme deûerlerine kadar šn yÿkleme uygulanmýß bÿyÿk beton karot šrneûinden alýnan yšnlÿ karotlar Ÿzerinde ger ekleßtirilen AE deneylerinden belirlenen KE seviyelerinin karßýlaßtýrýlmasý (Watanabe vd., 1994) (σ p1 ve σ p3 : šn yÿklemedeki asal gerilmeler, D: dÿßey, Y: yatay). Figure 8. Comparison of the KE levels determined from AE tests on the oriented core specimens from the concrete block which was pre-loaded at certain stress levels in triaxial condition (Watanabe et al., 1994) (σ p1 and σ p3 : principal stresses at preloading, D: vertical, Y: horizontal). Burada; τ xy, τ xz, τ yz : Makaslama gerilmeleri σ xx, σ yy, σ zz : X, Y ve Z yšnÿndeki normal gerilmeler σ XY, σ XZ, σ YZ : XY, XZ ve YZ yšnÿndeki normal gerilmeler Gerilme tansšrÿ (Eßitlik 5) simetrik olduûu i in, hesaplanan makaslama gerilmeleri ile tÿm gerilme bileßenlerini ifade etmek mÿmkÿn olmaktadýr. (šrneûin, X ve Y; bknz Þekil 11) ile ara yšnler (šrneûin, XY; bknz Þekil 11) arasýndaki a ÝnÝn 45 olarak se ilmesi Eßitlik (2), (3) ve (4)Õte verilen ilißkileri sadeleßtirdiûinden kolaylýk saûlamaktadýr. 1 τ xy = [σ XY Ð (σ xx.cos 2 θ + σ yy.sin 2 θ)] (2) sin2θ σ xx τ xy τ xz τ yx σ yy τ yz τ zx τ zy σ zz [σ] = 3 4 (5) Elde edilen gerilme tansšrÿnden yararlanýlarak asal gerilmelerin bulunmasý i in Eßitlik (6)Õda verilen matrisin determinantýnýn sýfýr olmasý gerekmektedir.

10 92 Yerbilimleri izelge 2. TŸrkiyeÕde farklý yerlerden alýnan kaya bloklarýnýn bazý šzellikleri ve bu bloklardan hazýrlanan yšnlÿ karotlar Ÿzerinde ger ekleßtirilmiß AE deneylerinden belirlenen KE seviyeleri (gerilme deûerleri). Figure 2.Some properties of the rock blocks sampled from different locations in Turkey, and KE levels (stress values) determined from AE tests on the oriented cores. + YeraltÝ maden ißletmesi, b TŸnel, a Taß ocaûý, *A Ýk maden ißletmesi, σ c : Tek eksenli sýkýßma dayanýmý, D: Kaya bloûunun alýndýûý derinlik, γ: Birim hacim aûýrlýk, σ ov : rtÿ gerilmesi, F: AE deneylerinden dÿßey yšnde (Z) belirlenen gerilmenin šrtÿ gerilmesine gšre yÿzde farký

11 Tuncay vd. 93 Þekil 10. Bu alýßmada AE šl Ÿmlerinde kullanýlmak Ÿzere alýnmýß kaya bloklarýnýn šrnekleme yerleri ve TŸrkiyeÕnin baßlýca tektonik šzellikleri. Figure 10. Sampling locations of the block samples employed in Acoustic Emission (AE) measurements in this study, and major tectonic features of Turkey. Bu matrisin determinantý alýndýûýnda, gerilme tansšrÿnÿn karakteristik denklemi elde edilmekσ xx Ðσ* τ xy τ xz * * τ yx σ yy Ðσ* τ yz = 0 (6) τ zx τ zy σ zz Ðσ* tedir (Eßitlik 7). Bu denklemde I 1, I 2 ve I 3 gerilme tansšrÿnÿn sýrasýyla birinci, ikinci ve Ÿ ŸncŸ deûißmezleri olup, denklemin kškleri asal gerilmelere (σ*) karßýlýk gelmektedir. (σ*) 3 Ð I 1 (σ*) 2 + I 2 σ* Ð I 3 = 0 (7) Belirlenen her bir asal gerilme i in, Þekil 11. Blok šrneklerden yšnlÿ karotlarýn hazýrlanmasý Figure 11. Preparation of the oriented cores from block samples

12 94 Yerbilimleri σ xx Ð σ* τ xy τ xz * * * 34 = 34 τ yx σ yy Ð σ* τ yz m* 0 (8) n* τ zx τ zy σ zz Ð σ* (l * ) 2 + (m * )2 + (n * ) 2 = 1 (9) ilißkilerinden yararlanýlarak Eßitlik (10)Õda verilen doûrultu (yšnelti) kosinÿs matrisinin tÿm bileßenleri belirlenmektedir. Bu alýßma kapsamýnda ger ekleßtirilen AE deneylerinden her šrnekleme yeri i in belirlenen asal gerilmeler, en bÿyÿk ve en kÿ Ÿk yatay gerilmeler ile bunlarýn yšnleri izelge 3Õte verilmißl x m x n x 3 4 l y m y n y (10) l z m z n z l 0 0 tir. AynÝ yerlerde gerilmeyi belirlemek amacýyla arazide yapýlmýß baßka deney bulunmadýûýndan, AE deneyiyle elde edilen asal gerilmelerin diûer arazi deneylerinin sonu larýyla karßýlaßtýrýlmasý da mÿmkÿn olamamýßtýr. Bununla birlikte, dÿnyanýn farklý bšlgelerinde ger ekleßtirilen arazide gerilme tayin deneylerinden elde edilen dÿßey ve yatay gerilmeler Hoek ve Brown (1980) tarafýndan derlenmiß olup, bu alýßmada karßýlaßtýrma amacýyla bu veriden yararlanýlmýßtýr. Bu verilerle birlikte bu alýßmada AE yšnteminden elde edilen sonu lar kullanýlarak hazýrlanan dÿßey gerilmenin derinlikle deûißimi Þekil 12Õde verilmißtir. Þekil 12Õde, AEÕden elde DoÛrultu kosinÿs matrisinden [A] yararlanýlarak, AE deneyinin yapýldýûý eksen takýmý ile asal gerilmelerin yšnleri arasýndaki a ÝlarÝn belirlenmesi mÿmkÿndÿr. Yatay dÿzlemdeki en bÿyÿk ve en kÿ Ÿk asal gerilmeler ve yšnleri ise, AE deneylerinde X, Y ve XY yšnlerinde alýnmýß karotlar i in elde edilen gerilme deûerleri kullanýlarak ve yukarýda deûinilen Ÿ boyutlu šzÿmleme yerine iki boyutlu bir šzÿmlemeyle saptanabilmektedir. izelge 2 incelendiûinde, birka Ý dýßýnda, AE deneylerinden Z yšnÿnde (dÿßey yšnde) belirlenen gerilme deûerleri ile kayacýn birim hacim aûýrlýûý ve šrneûin alýndýûý derinliûe baûlý olarak hesaplanan šrtÿ tabakasý gerilmesi deûerlerinin bazýlarýnýn benzer olduklarý gšrÿlmektedir. Ancak, bazýlarýnda %40 ile %135Õe ulaßan farklýlýklar bulunmußtur. Bu farklýlýklarýn olußmasýnda, daha šnceki bšlÿmlerde deûinildiûi gibi, kayacýn sertliûinin ve etkisinde kaldýûý gerilmenin dÿßÿk olmasýnýn yaný sýra, hesaplanan šrtÿ tabakasý gerilmesi deûerindeki olasý hatalarýn etkili olabileceûi dÿßÿnÿlmektedir. AyrÝca, taß ocaklarý ile bazý a Ýk ißletmelerde yapýlan patlatma ve kazý ißlemlerinin etkisiyle buralardaki bloklarýn yapýsýnýn etkilenmiß olabileceûi gšzardý edilmemelidir. Bu durumun AE mekanizmasýný da etkileyeceûi ve šzellikle taß ocaklarýndan alýnmýß sšz konusu šrnekler i in AE deneyiyle belirlenen gerilmelerin birincil gerilme olarak yorumlanmasýnýn tartýßmalý olacaûý dikkate alýnmalýdýr. Þekil 12. Hoek ve Brown (1980) tarafýndan derlenmiß dÿnyanýn eßitli yerlerindeki dÿßey gerilmeler ile bu alýßmada AEÕden belirlenen dÿßey gerilmelerin derinlikle deûißimi. Figure 12. Variation of the vertical stresses with depth compiled from the different locations of the world by Hoek and Brown (1980) and determined from the AE tests in this study.

13 Tuncay vd. 95 izelge 3. TŸrkiyeÕde kaya bloklarýnýn alýndýûý deûißik yerler i in hesaplanan asal gerilmeler, en bÿyÿk ve en kÿ- Ÿk yatay gerilmeler ve yšnleri Figure 3. The principal stresses, maximum and minumum horizontal stresses and their directions for the different sampling locations in Turkey. Yeri σ 1 e 1 * σ 2 y 2 e 2 * σ 3 y 3 e 3 * σ H σ h y H (MPa) y 1 ( ) (MPa) ( ) (MPa) ( ) (MPa) (MPa) ( ) Eynez Üzmir ayýrhan KŸre Dodurga Zonguldak Üstanbul Ankara Bayburt Denizli KÝrßehir Sivas Bigadi Kestelek Eskißehir Seydißehir (DoÛankuzu) Seydißehir (Mortaß) Ordu Emet Kayseri σ 1, σ 2, σ 3 : Asal gerilmeler; σ H, σ h : En bÿyÿk ve en kÿ Ÿk yatay gerilmeler, y 1, y 2, y 3 : Asal gerilmelerin eûim yšnleri, e 1, e 2, e 3 : Asal gerilmelerin eûimleri, y H : En bÿyÿk yatay gerilmelerin doûrultusu, *Asal gerilmelerin eûimleri Ÿst yarýmkÿre i in belirlenmiß olup, a Ýlar yataydan yukarýya doûru verilmißtir. edilen dÿßey gerilmelerin Hoek ve Brown (1980) tarafýndan derlenen verilerle uyum saûladýûý gšrÿlmektedir. AyrÝca, ortalama yatay gerilmenin dÿßey gerilmeye oraný olan ÒkÓ katsayýsýnýn derinliûe baûlý deûißimi Þekil 13Õte verilmißtir. Bu ßekilden gšrÿleceûi gibi, veriler olduk a geniß bir aralýkta daûýlým gšstermektedir. Hoek ve Brown (1980) bu verileri derlerken, topoûrafyanýn ani deûißimler gšstermediûi bšlgelerde yapýlmýß arazi deneylerinin sonu larýný se mißler ve topoûrafyanýn olduk a deûißken olduûu bšlgelerde verilerin daha da farklý olabileceûini belirtmißlerdir. AE deneyleriyle TŸrkiyeÕdeki farklý yerler i in belirlenen ÒkÓ katsayýlarýnýn Þekil 13Õteki verilerin alt sýnýrýna yakýn konumda bulunduûu gšrÿlmektedir. SONU LAR VE NERÜLER Gerilme ortamýnýn doûru ifade edilebilmesi i in gerilme tansšrÿnÿn tÿm bileßenlerinin belirlenmesi gerekir. Gerilme tansšrÿnÿn tÿm bileßenle-

14 96 Yerbilimleri kaynaklanmýß olabilir. AE yšnteminden TŸrkiyeÕdeki bazý yerler i in elde edilen ortalama yatay gerilmelerin dÿßey gerilmelere oranlarý (k) ise, dÿnyanýn eßitli bšlgeleri i in arazide gerilim tayini deneyi sonu larýndan derlenen veriler ile karßýlaßtýrýlmýßtýr. TŸrkiyeÕden elde edilen verilerin dÿnyanýn eßitli bšlgeleri i in derlenen verilerin daûýlýmýnýn alt sýnýrýna yakýn konumda ÝktÝÛÝ gšrÿlmÿßtÿr. Þekil 13. Hoek ve Brown (1980) tarafýndan derlenmiß veri ve bu alýßmada elde edilen sonu lar kullanýlarak hazýrlanmýß olan ortalama yatay gerilmelerin derinlikle deûißimini gšsteren grafik Figure 13.The graph showing the variation of the average horizontal stresses with depth based on the data compiled from the different locations of the world by Hoek and Brown (1980) and determined from the AE tests in this study. rinin belirlenmesi; yassý kriko ve gerilim boßaltma deneyleri ile topoûrafya etkisinin sšz konusu olmadýûý derinlikler i in hidrolik atlatma deneyi aracýlýûýyla ve ayrýca fay izikleri yšntemi ve AE tekniûi ile mÿmkÿn olmaktadýr. Gerilme šl me yšntemlerinin oûunda bazý varsayýmlar yapýlýrken, AE tekniûinde kayacýn šzelliklerine veya gerilme bileßenlerine ilißkin herhangi bir varsayýmda bulunulmamasýna raûmen, KE ile ilgili bazý varsayýmlar sšz konusudur. TŸrkiyeÕde deûißik yerlerden alýnan šrnekler Ÿzerinde yapýlan AE deneylerinden elde edilen dÿßey gerilmelerin bazýlarý, kuramsal olarak hesaplanan šrtÿ tabakasý gerilmeleriyle benzer iken, bazýlarýnýn, šzellikle taß ocaklarýndan alýnan šrneklere ait olanlarýn ise olduk a farklýlýk gšsterdiûi belirlenmißtir. Yazarlar, bu farklýlýklarýn muhtemelen šrnekleme yapýlan taß ocaklarýnýn sýû derinliklerde olmasýndan, patlatma ve kazý ißlemleri nedeniyle alýnan bloklarýn yapýsýnýn etkilenmiß olabileceûinden kaynaklandýûýný dÿßÿnmektedirler. Taß ocaklarý dýßýndaki yerlerden elde edilen sonu lardaki bazý šnemli farklýlýklar ise, šrtÿ tabakasý gerilmesi deûerindeki ve konumlandýrma sýrasýndaki olasý hatalardan AE tekniûinin arazi deneylerine oranla ok daha kolay ve daha az maliyetli olmasý, yšntemi cazip hale getirmektedir. Bununla birlikte, yšntemin i erdiûi bazý belirsizliklerin giderilmesi i in daha ayrýntýlý alýßmalarýn yapýlmasý gerekmektedir. Bu a Ýdan, TŸrkiyeÕnin deûißik yerlerinde AE ve diûer tekniklerle gerilme šl Ÿmlerinin yapýlmasý ve sonu larýnýn karßýlaßtýrýlmasý šnem taßýmaktadýr. Bšylelikle kaya mÿhendisliûi uygulamalarý i in TŸrkiyeÕde eksikliûi duyulan arazi gerilmesi ile ilgili veri tabaný gelißtirilecektir. AyrÝca AE ve diûer gerilme šl Ÿm teknikleriyle ilgili sýnýrlamalar ve avantajlar konusunda bilimsel yšnden de katký saûlanabilecektir. KATKI BELÜRTME Yazarlar, makaleyle ilgili olarak gšrÿß ve šnerilerinden yararlandýklarý Prof. Dr. Hasan Ger ek ve Prof. Dr. Erdal nalõa teßekkÿr ederler. KAYNAKLAR Anderson, E.M., The Dynamics of Faulting. Oliver and Boyd, Edinburg, 191pp. Angelier, J., Sur IÕanalyse de medures recueillies dans des sites failles: IÕutilite dõune confrontation entre les methodes dynamiques et cinematiques. C.R. Acad. Sci., Paris, D281, Angelier, J., Tectonic analtsis of fault slip data sets. Journal of Geophysical Research, 89(B7), Amadei, B., and Stephansson, O., Rock Stress and Its Measurement. Chapman, and Hall, London, 490pp. Aydan,., 2000a. GPS šl Ÿmlerine dayanýlarak TŸrkiyeÕnin yýllýk birim deformasyon ve gerilim hýzý daûýlýmý Ÿzerine bir alýßma. Yerbilimleri, 22, Aydan,., 2000b. Fay iziklerinden yerkabuûuna etkiyen gerilimlerin saptanmasý i in yeni bir yšntem ve uygulamasý. Yerbilimleri, 22,

15 Tuncay vd. 97 Aydan,. ve PaßamehmetoÛlu, A.G., DŸnyanÝn eßitli yšrelerinde šl ŸlmŸß yerinde gerilimler ve yatay gerilim katsayýsý. Kaya MekaniÛi BŸlteni, 10, Aydan,., and Kim, Y., The inference of crustal stresses and possible earthquake faulting mechanism in Shizuoka Prefecture from the striations of faults. Journal of the School of Marine Science and Technology, Tokai University, No.54 (baskýda). Aydan,., Kumsar. H., and Ulusay, R., The implications of crustal strain-stress rate variations computed from GPS measurements on the earthquake potential of Turkey. Proceedings of the International Conference of GIS on Earth Science and Applications, 2nd ICGESAÕ2000, Menemen, Üzmir, Bildiriler CDÕsi, 14s. Aydan,., Ulusay, R., Tuncay, E., Kumsar, H., YÝlmazoÛlu, M. ve YŸzer, E., BatÝ AnadoluÕnun etkin gerilim ortamý. JEOTEKNÜK- III, Üzmir ve evresinin Deprem ve Jeoteknik Sempozyumu, Üzmir,. Orhun ve Y. Tuner (eds.), Bildiriler CDÕsi, 14 s. Barr, S.P., Pine, R.J., and Jupe, A.J., A study of the time dependency of the Kaiser effect in the Carnmenellis granite, Cornwall, UK. Proceedings of the 11th International Acoustic Emission Symposium, Progress in Acoustic Emission VI, T. Kishi, K. Takahashi and M. Ohtsu (eds.), Fukuoka, The Japanese Society for Non-Destructive Inspection, Barr, S.P., Jupe, A., and Hunt, D.P., The Kaiser effect for samples pre-stressed at 820 m and 2.4 km with stress tensor results. Proceedings of the ISRM International Congress on Rock Mechanics, Paris, G. Vouille and P. Berest (eds.), Vol. 2, Bott, M.H.P., The mechanics of oblique slip faulting. Geological Magazine, XCVI(2), Byerlee, J., Friction of rocks. Pure Applied Geophysics, 116, Hardy, H.R.Jr., Zhang, D., and Zelanko, J.C., Recent studies of the Kaiser effect in geologic materials. Proceedings of the 4th Conference on Acoustic Emission / Microseismic Activity in Geologic Structures and Materials, Pennsylvania, H.R.Hardy, Jr. and F.W. Leighton (eds.), State College, PA, Trans. Tech.Publications, Hardy, H.R.Jr., and Shen, W., Recent Kaiser effect studies on rock. Proceedings of the 11th International Acoustic Emission Symposium, Progress in Acoustic Emission VI, T. Kishi, K. Takahashi and M. Ohtsu (eds.), Fukuoka, The Japanese Society for Non-Destructive Inspection, Hayashi, M., Discussion: Acoustic emission to detect the geostress. Proceedings of the 4th ISRM International Congress on Rock Mechanics, Montreux, Vol. 3, Hayashi, M., Kanagawa, T., Hibino, S., Motojima, M., and Kitahara, Y., Detection of anisotropic geo-stresses trying by acoustic emission, and non-linear rock mechanics on large excavating caverns. Proceedings of the 4th ISRM International Congress on Rock Mechanics, Montreux, Vol. 2, Hoek, E., ve Brown, E. T., Underground Excavations in Rock. The Institution of Mining and Metallurgy, London, 527pp. Holcomb, D.J., General theory of the Kaiser effect. International Journal of Rock Mechanics Mining Science and Geomechanic Abstracts, 30(7), Holcomb, D.J., and Martin, R.J., Determining peak stress history using acoustic emissions. Proceedings of the 26th U.S. Symposium on Rock Mechanics, Rapid City, E. Ashworth (ed.), A.A. Balkema, Hughson, D.R., and Crawford, A.M., Kaiser effect gauging: The influence of confining stress on its response. Proceedings of the 6th ISRM International Congress on Rock Mechanics, Montreal, G.Herget and S. Vongpaisal (eds.), Vol. 2, Kanagawa, T., Hayashi, M., and Kitahara, Y., Acoustic emission and overcoring methods. Proceedings of the International Symposium on Weak Rock, Tokyo, Kim, K., and Franklin, J. A., Suggested methods for rock stress determination. International Journal of Rock Mechanics Mining Science and Geomechanic Abstracts, 24(1), Koerner, R.M., and Lord, A.E., AE detection of prestress in soil and rock. Proceedings of the 4th Conference on Acoustic Emission / Microseismic Activity in Geologic Structures and Materials, State College, PA, H.R.Hardy, Jr. and F.W. Leighton (eds.), Trans Tech Publications, McKenzie, D.P., The relation between fault plane solutions for earthquakes and the directions of the principal stresses. Bulletin of the Seismological Society of America, 59(2), Momayez, M., and Hassani, F.P., Application of Kaiser effect to measure in-situ stresses in underground mines. Proceedings of the 33rd US Symposium, Rock Mechanics, Santa Fe, J.R. Tillerson and W.R. Wawersik (eds.), A.A. Balkema,

16 98 Yerbilimleri Momayez, M., Hassani, F.P., and Hardy, H.R.Jr., Maximum curvature method: A technique to estimate Kaiser-effect load from acoustic emission data. Journal of Acoustic Emission, 10(3/4), Park, P., Park, N., Hong, C., and Jeon, S, The influence of delay time and confining pressure on in-situ stress measurement using AE and DRA. Proceedings of the 38th US Symposium, Rock Mechanics in the National Interest, Washington, D. Elsworth, J.P. Tinucci and K.A. Heasley (eds.), Swets & Zeitlinger Lisse, Seto, M., Utagawa, M., and Katsuyama, K., The estimation of pre-stress from AE in cyclic loading of pre-stressed rock. Proceedings of the 11th International Acoustic Emission Symposium, Progress in Acoustic Emission VI, T. Kishi, K. Takahashi and M. Ohtsu (eds.), Fukuoka, The Japanese Society for Non-Destructive Inspection, Seto, M., Nag, D.K., and Vutukuri, V.S., In-situ rock stress measurement from rock cores using the acoustic emission method and deformation rate analysis. Geotechnical and Geological Engineering, 17, Shen, W., Objective Kaiser stress evaluation in rock. Proceedings of the 5th Conference on Acoustic Emission / Microseismic Activity in Geologic Structures and Materials, State College, PA, H.R.Hardy, Jr. (ed.), Trans Tech Publications, Shin, K., Oikawa, Y., and Ito, H., Consideration on DSCA and AE methods for stress measurement by comparing with corediscing information and others. Journal of The Mining and Materials Processing Institute of Japan, Vol. 116, (Japonca). Sugawara, K., and Obara, Y., Rock stress and rock stress measurements in Japan. Proceedings of International Workshop on Rock Stress Measurements at Great Depth, Tokyo, K. Matsuki and K Sugawara (Coordinators), 1-6. Sugawara, K., and Obara, Y., Draft ISRM suggested method for in-situ stress measurement using the compact conical-ended borehole overcoring (CCBO) technique. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 36, Tuncay, E. ve Ulusay, R Akustik Emisyon (YayÝlma) (AE) tekniûi: 1- AEÕnin temel ilkeleri ve kaya mÿhendisliûindeki uygulama alanlarý. Yerbilimleri, 25, sayfa no Watanabe, H., and Tano, H., In-situ stress estimation of Cappadocia region using the increment of AE event count rate. Journal of College of Engineering, Nihon University, 41(1), (Japonca). Watanabe, H., Tano, H., and Akatsu, T., Fundamental study on pre-stress measurement of triaxial compressed rock. Journal of College of Engineering, Nihon University, 35(A), (Japonca). Watanabe, H., Tano, H., Ulusay, R., YŸzer, E., Erdo- Ûan, M., and Aydan,., Initial stress state in Cappadocia. Japan-Korea Rock Engineering Symposium, K. Matsui and H. Shimada (eds.), Fukuoka, Japan, Yoshikawa, S., and Mogi, K., A new method for estimation of the crustal stress from cored rock samples: laboratory study in the case of uniaxial compression. Tectonophysics, 74, Yoshikawa, S., and Mogi, K., Experimental studies on the effect of stress history on acoustic emission activity Ð A possibility for estimation of rock stress. Journal of Acoustic Emission, 8(4),