Osm sman. Jeol. eol Ders

Transkript

1 n aat M çin eoloji Prof ProfG BÖLÜM 6- ÇLARIN SINIFLANDIRILMASI VE MÜHEND SL K ÖZELL KLER Giri - Kayaçlar n tan mlanmas ve fland rmas - Kayaçlar n davran lar sman sm S VR eol Ders 6.1. G : Jeol.)YA Yerkabu unu olu turan kayaçlar, mühendislik i lerinde de ik amaçlar için (yap temelleri, malzeme vb.) kullan lmaktad r. Temel olma durumunda; do abilecek çe itli olaylara (oturma, kabarma, s ma, kayma vb.) malzeme olarak kullan lmalar halinde; kaz labilme, lenebilme, parlat labilme gibi özellikleri; kayaçlar n jeolojik (petrografik, mineralojik, yap sal), mekanik (direnç, elastisite) ve fiziksel (sertlik, özgül a rl k, porozite vb.) özellikleriyle yak ndan ilgilidir. Not tlar e,t 1

2 Kayaçlar n yap lara ve kaz lara etkiyen özellikleri Jeolojik özellikler: Zaman (stratigrafi, paleontoloji), Ortam (homojenlik, heterojenlik), Ta (litoloji, mineraloji), Doku ve yap (süreksizlik), Jeohidroloji. Kimyasal özellikler: Bile im, Erime, Ayr ma, Suya kar davran. Fiziksel özellikler: Birim hacim a rl k (özgül a rl k), Do al su muhtevas, Su emme, Porozite, Permeabilite, Kapilarite, Doygunluk derecesi. Mekanik özellikler: Bas nç-çekme-kesme-burulma-nokta yük-e ilme direnci ve Elastik modülleri Prof. Dr. Teknolojik özellikler: Kesilebilme, K labilme, Delinebilme, Patlat labilme, lenebilme, Tünel aç labilme Ekonomik özellikleri Deneylerden elde edilen sonuçlara göre; Çe itli kayaçlar n temel olma yönünden, sa laml klar, durayl klar ve depremeeme kar dayan kl k derecesi, Çe itli kayaçlar n yeralt sular depolama ve verme özellikleri sman Kayaçlar n yap malzemesi olma de erleri ve endüstride kullan lma nitelikleri belirlenir. M çin eoloji sm S VR Jeol ji eol D tlar 6.2. ÇLARIN TANIMLANMASI 1. Kaya malzeme özellikleri Renk Doku Dane boyu Di er dokusal özellikler ve fabrik Ayr ma durumu Dayan m Not 2. Kaya kütle özellikleri Yap Süreksizlikler Ayr ma profili 2

3 Prof. YAPISAL ÖZELL KLER 1. K vr mlar Katmanlar (yatay-dü ey-e imli) k k vr m Geni k vr m Antiklinal Senklinal 2. Faylar Bindirmeler Ters faylar Normal faylar Enine boyuna kesenler Dayklar 3. Süreksizlik düzlemleri Tabaka Eklem k Foliasyon istozite 4. Aktif faylar Depremsellik SÜREKS ZL K DURUMU * Masif Kayaçlar * Kal n tabakal kayaçlar * Laminal kayaçlar * Mikro çatlakl kayaçlar * Çatlakl kayaçlar * Fayl kayaçlar * K vr ml kayaçlar AYRI MA PROF P Dr. sman M çin Jeol sm S VRSI eol tlar 6.3. ÇLARIN SINIFLANDIRILMASI I. L TOLOJ K SINIFLANDIRMA A) OR NLER NE GÖRE a) Sedimanter kayalar b) Magmatik kayalar c) Metamorfik kayalar B) B LE MLER NE GÖRE C) YAPISAL ÖZELL KLER NE GÖRE a) Tabaka kal nl klar na göre b) Çatlak ara uzakl klar na göre c) Çatlak aral na göre d) Çatlak yüzeyi pürüzlülü üne göre eoloji II. ÇLARIN AYRI MA DERECELER NE GÖRE SINIFLANMASI III. KAL TES NE GÖRE SINIFLAMA (RQD) IV. F KSEL ÖZELL KLER NE GÖRE SINIFLAMA A) POROZ TEYE GÖRE B) GEÇ RGENL E GÖRE C) SERTL E GÖRE a) Çizme deneyi ile b) z b rakma deneyi ile c) S çrama (geri tepme) deneyi (SCHM DT çekici) ile V. MUKAVEMET ÖZELL KLERE GÖRE SINIFLAMA A) TEK EKSENL BASINÇ D RENC NE GÖRE B) NOKTA YÜK D RENC NE GÖRE VI. ELAST K ÖZELL KLERE GÖRE YA t 3

4 KSEL ÖZELL KLER NE GÖRE SINIFLAMA a- Kayaçlar n poroziteye göre s flanmas Prof. P sman S VR M çin eoloji eol De Jeol ji b- Kayaçlar n geçirgenli ine göre s flanmas De tlar Not 4

5 c- Kayaçlar n sertli ine göre s flanmas P sman Prof üh S VR M çin ji Jeol eol Ders eoloj MEKAN K ÖZELL KLER NE GÖRE SINIFLAMA a- Kayaçlar n mukavemet özelliklerine göre s fland lmas as YA ÇLARIN D RENC NE ETK YEN FAKTÖRLER * Bile im ve doku, * Kristallenme derecesi, * Kenetlenme derecesi, * Çimentolanma derecesi ve çimentonun türü, * Süreksizlikleri, * Porozitesi, * Doygunluk derecesi, * Anizotropisi, * Kayac n ayr ma derecesi. Not türü,t tlar 5

6 P sman S VR M çin eoloji Jeol loj eol Der AYA er tlar ot 6

7 Pro P. sman Kayaçlar için tek eksenli Osenli bas nç dayan s flanmas n kar la lmas sm S VR çin eoloj Jeoloj eol s tlar YA Not 7

8 Prof. P Dr. M çin Jeol D sman sm S V YA eol tlar YA t 8

9 b- Kayaçlar n Modül oran na göre s flanmas P sman Prof Müh. M çin oji sm S VR eol s82 Jeol eoloj ji Kayaçlar n baz fiziko-mekanik özelliklerineerine göre s fland lmas SINIFLAMA V mas PARAMETRE M Çok dü ük Dü ük Orta yüksek çok yüksek REFERANS Birim A rl k kn/m3 2,4 2,4-2,6 2,6-2,8 2,8-3,0 3 NBG 1985 Tek eksenli bas nç MPa ISRM, 1981 Tek eksenli bas nç MPa < >200 Deer ve Miller, 1966 Nokta yükleme MPa 0,1 0,1-03 0,3-1, ISRM, 1982 Nokta yükleme MPa < >8 Bienniawski, 1975 E modülü GPa ISRM, 1983 Modül oran Esta/tek NBG 1985 Porozite % 0,5 0,5-2, NBG 1985 Porozite % çok kompakt az bo luklu orta bo. oldukça bo. çok bo. çok fazla bo. Porozite % <1 1-2,5 2, >20: Moos-Guervain,1948 Mineral boyutu mm 0,02 0,02-0,6 0, NBG 1985 Sismik h z km/s 2,5 2,5-3,5 3, NBG 1985 kat toprak çok yum ak kaya yumu ak sert kaya çok sert De Beer, 1967 Ders rs Not tlar DeSRM, 1981 Schmidt sertlik çekici geri tepme fevkalade sert >60 9

10 Pro P sman M çin Jeol sm S VR eol Ders 6.4. ÇLARIN DAVRANI LARI: ANI LAR Sedimanter Kayaçlar eoloji YA Sedimanter kayaçlar n lmaya ve bas nca kar gösterdikleri direnç, konsolidasyon derecesine ve içerlerinde bulunan minerallerin suya kar olan hassasiyetine ba r. Buna göre kil, marn, jips ve kalker çimentolu gre ve konglemeralar, bilhassa sulu ortamlarda bas nca kar az direnç gösterirken, silis çimentolu kuvarsitler dayan kl olup, granit ve bazalt kadar sa lamd r. Kil ve eyller, içerlerindeki kil minerallerinin cinsine göre, az veya çok miktarda, su emdi inde gev er ve ayr rlar; dirençleri ve ta ma güçleri azal r. Kuru iken sahip olduklar sa laml k kaybolur. Bundan dolay, temel in aat nda bu gibi kütleler, suya kar tecrit edilmeli, gelmesi muhtemel suyun drenaj dü ünülmelidir. Kalkerler; yap ta, kireç, agrega ve m r olarak kullan r. Bu i lerde kullan lacak kalkerlerin, porozitelerinin, su emmelerinin (en çok % 3) ve nmalar n az;bas nca kar dirençlerinin 20MPa dan fazla olmas gerekir. Temel ve baraj in aatlar nda kalkerlerdeki çatlak sistemleri ve erime bo luklar,detaylar bir ekilde ara lmal r. Not tlar erit 10

11 Ma matik Kayaçlar Derinlik ma matik kayaçlar, umumiyetle çatlak ve fisürleri ihtiva ederlerse de taze ve ayr mam olduklar zaman k lmaya ve bas nca kar yüksek bir direnç ( MPa) gösterirler. Bu takdirde her türlü mühendislik i lerine elveri lidir. Beton ve di er yap malzemesi için iyi bir kaynakt r. Bu gibi kayaçlar n üzerindein aat yaparken, içerlerindeki minerallerin ayr ma derecesine, çatlak ve faylara, bilhassa çatlak ve faylar boyunca minerallerin ayr p ayr mad na dikkat edilmesi gerekir. Direnç, ayr ma derecesi ile orant olarak de ir. Yüzey veya yüzeye yak n ma matik kayaçlar n fiziksel özellikleri çok de ken oldu undan kullan lmadan ve üzerinde in aat yapmadan evvel detayl bir ekilde incelenmelidir. Bir çok lavlar ve baz aglomeralarar derinlik kayaçlar kadar sa lamd r. Fakat volkanik tüfler ve bre ler; bo luklu, killi ve cürufumsu olduklar zaman güvenilmemelidir. nce volkanik Dvolkanik malzemeden olu mu tüfler, kolayca ayr klar ndan ve bentonit killeri meydana getirdiklerinden dolay, ta ma güçleri ve d etkilere kar dirençleri çok azd r. Prof. Dr. M çin eoloji sman sm S VR Jeol eol Ders Metamorfik Kayaçlar Metamorfik kayaçlardan, bilhassa ayr istler istiyet düzlemleri YA boyunca, kolayca parçaland ndan mühendislik i lerinde malzeme olarak kullan lmaz. Mermerler, en önemli in aat ve kaplama ta lar ndan biridir. Temel bak ndan metamorfik kayaçlar, ayr mam olmak art ile çok sa lamd r. Büyük kaz lerinde, ayr mlar istiyet düzlemleri boyunca kayabilir. Bundan dolay tahkim edilmelidir (desteklenmelidir). N). Ayr ma yoksa ve kayma yüzeyleri kille dolmam sa, deste e gerek yoktur. Bu tip kayaçlardaki kaz larda, bilhassa iklim uygun oldu u zaman, k sa zamanda, ayr ma dolay yla hacim de mesi ve bas nç artmas meydana gelmektedir. Tünel ve baraj in aat nda bu hususlara dikkat edilmelidir. Not tlar 11

12 P Dr. sman Prof. EKLER: ÇLARIN MUKAVEMET DENEYLER M çin eoloji sm V S VRe nç Tek Eksenli Bas nç Direnci Jeol eol Ders Bu deney, kayaç numunelerinin k lmaya kar gösterdikleri direnç olarak ak tan mlanmaktad r. Ba ka bir deyi le kayac n sa laml hakk nda da bir bilgi verir ve kayac n ta yabilece i yüklerin hesaplanmas için yap r. Deneyde boy / çap ( L/D ) oran 2,5-3,0 aras nda olacak ekilde haz rlanm, alt ve üst yüzeyleri birbirine paralel, yan yüzeyleri pürüzsüzdür ve herhangi bir k k ve çatlak içermeyen karot örnekleri kullan r. YA c = P f /A f P f : Yenilme an nda kaydedilen yük A f : Silindirik örne in kesit alan TA C NS BASINÇ D RENC c MPa Bazalt Granit Mermer Trakit- Andezit 130 Kumta - Çak lta Kireçta 5-35 Tüf, Lav Traverten Yumu ak ta lar 5-15 Not tlar 12

13 Nokta Yükü Dayan ndeksi Deneyi Bu deney, kayaçlar n özelliklerini belirlemek, s flamas yapmak ve kayan n do al durumunu daha iyi anlamak için yap lan indeks deneylerden biridir. Deney sonuçlar ndan dolayl olarak kaya maddesinin basma ve çekme dayan da hesaplanabilmektedir. Bu deney; a) Çapsal deney (L/ D>1; tercihen L/D ) b) Eksenel deney (W/D oran ) c) Blok ve düzensiz örneklerde deney (D ve W oran 0.3 ile 1.0, tercihen 1 e yak n) olmak üzere, üç farkl ekilde yap labilmektedir. Prof. P Dr. sman I s = P / De 2 M çin eoloji sm S VR Jeol eol Ders tlar YA Not Anizotropi gösteren kayaçlarda 26 13

14 Çekme direnci deneyi: ç c =k. c 0,1<k<0,25 1. Do rudan (direkt): c =P/A 2. Dolayl (En direkt) (Brasilian deneyi): ç =2P/ DL P D sman Prof f. üh. S VR M çin Jeol eol Ders Kesme (Kayma) direnci eoloji Laboratuvarda; a) Kesme kutusu b) Üç eksenli bas nç deneyi Arazide; Hidrolik krikolarla yatay kuvvet uygulanarakyap r. Üç eksenli bas nç deneyi f=c+ tgø (Mhor-Coulomb, 1776) YA Not tlar 28 14

15 Burulma Direnci S 0 =16M c D 3 S 0 : Kayan n burulma direnci (kg/cm 2 ) M c : Numuneye uygulanan moment (kg.cm) D: Numunenin çap Prof. Dr sman M çin Jeoloji Ders Notlar sm S VR 29 15