BÖLÜM 4 KAYA KÜTLELERİNİN MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİ

Transkript

1 BÖLÜM 4 KAYA KÜTLELERİNİN MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİ

2 4.1. GİRİŞ Günümüzde, mühendislik jeolojisi içerisinde yer alan kaya mühendisliği uygulamaları başlıca 7 ana gruptan oluşmaktadır. Bunlar madencilik, inşaat mühendisliği ve taş ocağı işletmeciliğinin yanı sıra radyoaktif atıkların depolanmasından sportif amaçlara kadar kullanılmak üzere inşa edilen büyük yer altı açıklıklarını içermektedir. Açık maden ocağı işletmeleri ve karayolu yapımı esnasında oluşan şevlerin stabilitesi, tüneller ve yer altında madene ulaşılmak üzere kazılarda oluşan açıklıklar bu disiplinin çalışma konuları içerisine girmektedir. Tüneller Şev stabilitesi Ankraj

3 4.2. KAYA MALZEMESİ ve KAYA KÜTLESİ Kaya Malzemesi: Kaya kütlesinde eklem, tabakalanma, şistozite, fay vb. gibi doğal süreksizliklerin arasında kalan ve malzemenin çekilme dayanımının azalmasına neden olabilecek kırık veya zayıflık düzlemi içermeyen kaya parçası. Süreksizlik: Kaya kütlelerinde çekilme dayanımına sahip olmayan (veya çok küçük) tabakalanma, şistozite, fay vb. gibi zayıflık düzlemleri. Kaya kütlesi: Süreksizlik ağı ile kaya malzemesinin birlikte oluşturdukları kütle.

4 BAŞLICA KAYA KÜTLESİ TÜRLERİ Eklemsiz (Masif) Kaya Kütlesi: Bu tür kaya kütleleri bozunma zonunun altında bulunurlar ve masif kumtaşları ve granitler gibi foliasyon içermeyen kaya kütleleri bu gruba girer. Bu tür kütleler, sürekli, homojen, izotrop kayalar olarak kabul edilirler. Kısmen Eklemli Kaya Kütlesi: Üçten az sayıda, devamlılıkları fazla ve kazıldıkları zaman münferit blokların elde edilemediği kaya kütleleridir. Kısmen Bloklu Kaya Kütlesi: Üçten az uyuda süreksizlik içeren, ancak süreksizliklerin arasını yumuşak malzemece dolmuş ve kapalı ikincil süreksizlikler içeren kaya kütleleridir. Kapalı eklem setlerinin birinin deformasyona bağlı olarak açılması durumunda kaya kütlesinde bloklanma gelişir. Boşluklu Kaya Kütlesi: Bu grupta çözünebilir özellikteki kireçtaşları, dolomit, jips, kaya tuzu ve çözülebilir bir çimentoyla tutturulmuş kırıntılı tortul kayaçlar yer almaktadır.

5 Bloklu Kaya Kütlesi: İyi gelişmiş, açık veya yumuşak dolgu içeren, devamlılığı yüksek, 3 ten fazla sayıda süreksizlik takımı içeren kaya kütleleridir. Bu tür kaya kütlelerinden kazı sırasında blok elde etmek kolaydır. Çok Gözenekli Kaya Kütlesi: Bu tür kaya kütlelerinde, önemli miktardaki gözenekler, kayanın mekanik davranışlarını etkilerler. İleri Derecede Fisürlü Kaya Kütlesi: Fisürlü kayalar, önemli ölçüde kırılganlığa ve anizotropiye, ayrıca tüm mekanik özellikleri açısından sapmalara neden olan sık aralıklı küçük süreksizlikler içerirler. Sıkışan ve Şişen Kaya Kütlesi: Bu tür kaya kütleleri, suyla temas ettiklerinde ani veya gecikmeli olarak çatlayarak hacim değişikliğine uğrarlar ve aktif kil mineralleri içerirler. Bu tür kayaçlara zemin mekaniğinin temel prensipleri uygulanabilir.

6 4.3. KAYA KÜTLELERİNİN TANIMLANMASI Kaya kütleleri, sürekli, homojen ve izotrop malzemeler olmayıp, çeşitli süreksizlikler tarafından kesilirler. Bu nedenle, dış yüklere maruz kalabilen kaya kütlelerinin davranışı içerdikleri süreksizliklerin özellikleri dikkate alınmadan gerçeğe yakın şekilde analiz edilemez. Süreksizliklerin özellikleri aşağıda belirtilen amaçlara yönelik olarak tayin edilir. Jeolojik yapının ortaya koyulması Kaya kütlelerinin mühendislik sınıflanması Kaya kütlelerinin duraylılığı

7 4.3. KAYA KÜTLELERİNİN TANIMLANMASI Süreksizliklerin özellikleri mostrada veya sondaj karotlarında değişim ölçüm tekniklerinden yararlanılarak tespit edilir. Kaya kütlelerinin tanımlanması amacıyla, süreksizliklerin aşağıdaki blok diyagramda gösterilen özellikleri belirlenmelidir. Eðim yönü Çatlak takýmlarý K Süreksizlik ara uzaklýðý eðim eðim yönü açýsý Süreksizlik açýklýðý Devamlýlýk Sýzma Blok boyutu/þekli Dolgu tipi/ geniþliði Süreksizlik tipi (fay vb.) Pürüzlülük

8 SÜREKSİZLİK TÜRLERİ Süreksizliklerin özellikleri tanımlanırken, öncelikle süreksizliklerin türü belirlenir. 1. Dokanak İki farklı litolojik sınır arasındaki sınır olup, bu sınır ya uyumlu olur yada uyumsuz veya geçişli olan bir süreksizlik yüzeyidir. 2. Tabaka düzlemi Tortul kayaçların oluşumu sırasında tane boyu ve yönelimi, mineralojik bileşim, renk ve sertlik gibi faktörlerdeki değişime bağlı olarak gelişen yüzeylerdir.

9 SÜREKSİZLİK TÜRLERİ Süreksizliklerin özellikleri tanımlanırken, öncelikle süreksizliklerin türü belirlenir. 3. Fay Birkaç cm den km lerce uzunluğa kadar göreceli bir yer değiştirmenin meydana geldiği makaslama yenilmesine maruz kalmış yüzeylerdir. 4. Eklem Yüzeyi boyunca her hangi bir yer değiştirmenin meydana gelmediği kırıklardır.

10 SÜREKSİZLİK TÜRLERİ Süreksizliklerin özellikleri tanımlanırken, öncelikle süreksizliklerin türü belirlenir. 5. Foliasyon Yüksek basınç ve/veya sıcaklık altında minerallerin tercihli yönelimi ile ortaya çıkan metamorfik kökenli zayıflık düzlemleridir. Dayk Sil 6. Damar Çevre kayasından farklı özellikteki bir malzeme tarafından doldurulmuş kırıklardır. Yüzeyler ayrık olmadığı için zayıf süreksizlik değildirler.

11 SÜREKSİZLİK YÖNELİMİ Süreksizliklerin uzaydaki konumları, eğim ve doğrultularıyla tanımlanır. Süreksizlik konumları jeoteknik çalışmalarda, pusula ile eğim yönü açısı ve eğim derecesi ölçülerek belirlenir. Doğrultu hattı Doğrultu ve eğim sembolü Eğim

12 SÜREKSİZLİK YÖNELİMİ Yönelimleri hemen hemen bir birleriyle aynı olan münferit süreksizliklerin oluşturduğu topluluğa süreksizlik takımı adı verilir. Kaya kütleleri çoğu kez birden fazla süreksizlik takımı ile bölünmüştür. 1. Süreksizlik takımı 2. Süreksizlik takımı Süreksizlik konumu verileri grafiksel olarak, gül diyagramları, histogramlar ve stereografik izdüşüm teknikleriyle değerlendirilir.

13 SÜREKSİZLİK YÖNELİMİ 5/25 Eğim yönü açısı gül diyagramı Eğim açısı histogramı Kontur diyagramı Diyagramlar onar derece aralıklarla bölünmüş daireler üzerinde hazırlanır. Ayrıca dairenin yarıçapı 5 veya 10 eşit parçaya bölünür. Dış dairenin kenarındaki değerler, doğrultu ve eğim yönlerinin veya eğimin gösterilmesinde, iç daireler ise bu değerin adedini işaretlemek amacıyla kullanılır.

14 SÜREKSİZLİK ARALIĞI Süreksizlik aralığı (veya ara uzaklığı) kaya kütlelerinde komşu konumlu 2 süreksizlik veya birbirine paralel süreksizliklerden oluşmuş bir süreksizlik takımındaki iki süreksizliğin arasındaki uzaklıktır. Bu değer mostra yüzeyi üzerinde belirli bir yönde serilen şerit metre boyunca bu şerit metreyi kesen süreksizliklerden ölçülebileceği gibi, sondaj karotlarından da tayin edilebilir. Kaya kütleleri için süreksizlik aralığı parametresinin tanımlanması amacıyla tabloda görülen ve ISRM (1981) tarafından önerilen tanımlama ölçütleri kullanılmaktadır. Bir süreksizlik takımını oluşturan süreksizliklerin birbirlerine tam paralel olması mümkün olmadığı için gerçek aralık parametresi ölçüm hattının yöneliminden veya ölçümün yapıldığı mostra yüzeyinin konumundan etkilenir. Bu nedenle görünür aralık değerinin ölçülmesi uygulamada daha yaygındır.

15 SÜREKSİZLİK ARALIĞI w w A a sinq B w k k = a sinq sinw A B Ancak detaylı mühendislik uygulamalarında ölçülen görünür süreksizlik aralığı değerinin şekillerde görüldüğü gibi gerçek aralık değerine dönüştürülmesi gerekmektedir.

16 SÜREKSİZLİK DEVAMLILIĞI Süreksizliklerin devamlılığı, süreksizliklerin bir düzlemdeki alansal yayılımının göstergesi olup duraylılığı etkileyen önemli bir parametredir. Devamlılık arttıkça şev duraysızlığı artar. Şekillerde eğimi yamaç dışına olan devamsız ve sürekli eklemler görülmektedir. Devamlılık kaya mostrasında doğrudan şerit metre ile ölçülür ve üç boyutlu bir kavram olduğu için yönü kaydedilir. Devamlılığın ölçülmesi için en az 10 metre uzunluğunda milimetre bölmeli şerit metre kullanılır ve bir veya her iki ucunun mostrada gözlenip gözlenmediğide belirtilmelidir. Özellikle tabakalanma ve fay düzlemleri uygulamada oldukça yüksek devamlılığa sahip süreksizlik türleri olarak dikkate alınmaktadır. Devamlılığın sınıflandırılması ve tanımlanması amacıyla ISRM (1981) tarafından önerilen tablo aşağıda verilmiştir.

17 SÜREKSİZLİK PÜRÜZLÜK VE DALGALILIĞI Pürüzlülük bir süreksizlik yüzeyinin küçük ölçekte, dalgalılık ise bir süreksizlik yüzeyinin büyük ölçekte düzlemsellikten sapmasıdır. Her iki özellikte süreksizlik düzlemlerinin makaslama dayanımının önemli bir bileşenidir. Ancak süreksizlik açıklığının artması ve dolgu malzemesi kalınlığının artması pürüzlülüğün makaslama dayanımı üzerindeki etkisini azaltır. Süreksizliklerdeki pürüzlülük, uygulamada genellikle metal telli profilometre ile ölçülür. Kullanılan bu gereç, süreksizlik yüzeyinin üzerine elle bastırılarak tellerin süreksizlik yüzeyinin şeklini alması sağlanır. Daha sonra süreksizlik yüzeyinin şekline göre dizilen tellerin konumundan ortaya çıkan kalemle bir kağıda çizilir ve gerekirse sayısallaştırılarak bilgisayar ortamında değerlendirilir.

18 SÜREKSİZLİK PÜRÜZLÜK VE DALGALILIĞI Standart Pürüzlülük Profilleri JRC deðerleri 0-2 Düz Süreksizliklerdeki dalgalılığın ölçülmesi için 1 metre uzunluğundaki cetvel süreksizlik yüzeyine dayanır ve yüzeyin cetvele olan 2-4 Düz uzaklığı ölçülür. Bu ölçüm süreksizlik yüzeyinin 4-6 Az Pürüzlü genliğini verir ve yüzey boyunca değişik noktalarda tekrarlanmalıdır. 6-8 Az Pürüzlü 8-10 Pürüzlü Pürüzlü Pürüzlü Çok Pürüzlü Çok Pürüzlü Çok Pürüzlü Pürüzlülük profilleri ve bunlara karşılık gelen cm eklem pürüzlülük katsayısı (JRC) değerleri (ISRM, 1981)

19 SÜREKSİZLİK AÇIKLIĞI Bir süreksizliğin karşılıklı iki yüzeyi arasındaki dik uzaklık olup, boş olabileceği gibi su veya her hangi bir dolgu malzemesi tarafından doldurulmuş olabilir. Açıklık, kaya kütlesinin gevşemesi ve sıvıları iletme özelliği açısından önem taşır. Süreksizlik açıklığı mm nin 1/10 hassasiyetli mikrometrelerle ölçülür. Süreksizlik açıklıklarının tanımlanması amacıyla ISRM (1981) tarafından önerilen aşağıdaki tablo kullanılır. Açıklık parametresi değerlendirilirken her süreksizlik seti için ortalama açıklık değeri belirlenir ve ortalama değerden daha büyük açıklıklara sahip süreksizliklerin konumları ve yönelimleri tanımlanır.

20 SÜREKSİZLİKLERDE DOLGU Dolgu malzemesi, süreksizliğin karşılıklı iki yüzeyinin arasını dolduran ve genellikle ana kaya malzemesinden daha zayıf olan malzemedir. Dolgu malzemesi pürüzlülük etkisini azaltacağından süreksizliklerin makaslama dayanımını azaltırlar. SÜREKSİZLİKLERDE SU DURUMU Kaya kütlelerinde suyun sızması, birbirleriyle bağlantılı süreksizlikler boyunca (ikincil geçirgenlik) meydana gelen akışla gerçekleşir. Özellikle süreksizlikler boyunca sürekli bir su akışının varlığı halinde kaya kütlesinin mekanik özellikleri değişir. Süreksizlik yüzeyleri arasındaki suyun basıcı normal gerilmeyi dolayısıyla makaslama dayanımını azaltır.

21 SÜREKSİZLİK YÜZEYLERİNİN BOZUNMA DERECESİ VE DAYANIMI Kaya kütleleri yüzeye yakın kesimlerde genellikle bozunmuş, daha derinlerde ise hidrotermal süreçlere bağlı olarak alterasyona uğramış olabilirler. Bu nedenle süreksizlik yüzeylerinin dayanımı, bu yüzeylerin ve yakın çevredeki kayaç malzemesinin bozunma derecesiyle yakından ilişkilidir. Bu amaçla ISRM (1981) tarafından, arazi çalışması sırasında kullanılabilecek bozunma sınıflaması ölçütleri önerilmiştir Bu sınıflamalar tamamen gözleme dayalı olduklarından bazı durumlarda öznel değerlendirmelere yol açmaktadır. Wc: bozunma katsayısı Bu nedenle dayanımın tahmin edilmesi amacıyla Schmidt çekici geri tepme sayısından yararlanılmaktadır. Rf: taze yüzeyin Schmidt geri tepme sayısı, Rw: bozunma sınıflaması yapılan süreksizlik yüzeyinin Schmidt geri tepme sayısıdır.

22 HACİMSEL EKLEM SAYISI Hacimsel eklem sayısı (Jv), birim hacimdeki bir kaya kütlesinde gözlenen süreksizliklerin toplamıdır. Bu parametrenin tayininde rasgele gelişmiş süreksizlikler de dikkate alınabilir. Ancak tanımlanan hacimsel eklem sayısını önemli ölçüde etkilemez. Bu konuda elde edilen deneyimler, ölçüm hattı uzunluklarının 5-10 metre arasında seçilebileceğini göstermiştir Burada, Nn: gözlenen her bir eklem seti için ölçüm hattı boyunca sayılan süreksizliklerin sayısı, Ln: gözlenen her bir eklem setine dik yönde seçilmiş ölçüm hattının uzunluğudur

23 KAYA KALİTE GÖSTERGESİ (RQD) % RQD, bir sondajda boyu 10 cm ve daha büyük olan ve silindirik şeklini koruyan karot parçalarının toplam uzunluğunun, ilerleme aralığının uzunluğuna oranıdır. Sondaj karot sandığı Burada, n: ilerleme aralığındaki karot parçalarının sayısı; l: 10 cm ve daha büyük olan karot parçalarının boyları, L: ilerleme uzunluğudur. Sondaj yapılamayan alanlarda ise RQD aşağıdaki formül yardımıyla hesaplanır Burada λ: 1 m uzunluktaki ölçüm hattını kesen ortalama çatlak sayısıdır. RQD sınıflaması (Deere, 1964).

24 KAROT VERİMİ TOPLAM KAROT VERİMİ: Bir ilerleme aralığındaki karot parçalarının toplam uzunluğunun ilerleme aralığının uzunluğuna oranının yüzde olarak ifadesidir. SAĞLAM KAROT VERİMİ: Bir ilerleme aralığında silindirik şeklini koruyarak (tam çaplı) alınmış karot parçalarının toplam uzunluğunun ilerleme aralığının uzunluğuna oranının yüzde olarak ifadesidir. Sondaj karot sandığı

25 UYGULAMA 1 10 ar metrelik ölçüm hatları boyunca 4 eklem takımı için belirlenen süreksizlik sayıları 6, 24, 5 ve 1 dir. Buna göre hacimsel eklem sayısını belirleyiniz ve kaya kütlesini tanımlayınız. Nn: gözlenen her bir eklem seti için ölçüm hattı boyunca sayılan süreksizliklerin sayısı, Ln: gözlenen her bir eklem setine dik yönde seçilmiş ölçüm hattının uzunluğudur Jv = 6/ /10 + 5/10 + 1/10 = 3.6 metre küp Bu değer aşağıdaki çizelgede görülen değişim aralıkları dikkate alınarak değerlendirildiğinde, kaya kütlesinin orta boyutlu bloklardan oluştuğu sonucuna varılır

26 UYGULAMA 2 Doğrultusu K10B olan 10 m uzunluğunda bir ölçüm hattı boyunca belirlenen 3 süreksizlik takımı için her bir takımın içerdiği süreksizlik sayısı ve bunların yönelimi aşağıda verilmiştir. Buna göre hacimsel eklem sayısını belirleyiniz ve kaya kütlesini tanımlayınız. Eklem takım no Yönelim Süreksizlik Sayısı 1 310/ / /65 21 Jv = 1/ / /0.28 = 7.86 metre küp Bu değer aşağıdaki çizelgede görülen değişim aralıkları dikkate alınarak değerlendirildiğinde, kaya kütlesinin orta boyutlu bloklardan oluştuğu sonucuna varılır

27 UYGULAMA 3 Jeoteknik amaçlı bir sondajın 8-10 metreleri arasından alınan karotların karot sandığındaki görünümü aşağıda verilmiştir. Bu verilerden yararlanarak, 1- a) Karot yüzdesi, b)tam çaplı (sağlam) karot yüzdesi, c) RQD değerlerini hesaplayınız. 2) Bu sondaja ait derinlik-rqd grafiğini çiziniz. 3) Bu sondaj aralığındaki kaya kalitesi hakkında bilgi veriniz.

28 4.4. KAYA MALZEMESİNİN TANIMLANMASI Kaya kütlesinde eklem, tabakalanma, şistozite, fay vb. gibi doğal süreksizliklerin arasında kalan ve malzemenin çekilme dayanımının azalmasına neden olabilecek kırık veya zayıflık düzlemi içermeyen kaya parçasıdır.

29 KAYAÇLAR ÜZERİNDE YAPILAN BAZI DENEYLER Kayaçların mühendislik amacıyla sınıflandırılması ve mühendislik özelliklerinin belirlenmesi, kaya mekaniği biliminin ve bununla ilgili tasarım uygulamalarının ayrılmaz ve önemli bir parçasıdır. Kayaç malzemesini mühendislik sınıflaması açısından tanımlamaya yönelik özellikler indeks özelliklerdir (su içeriği, porozite, birim hacim ağırlık vb.) Kayaçların tek eksenli ve üç eksenli sıkışma koşulları, çekilme ve makaslama kuvvetleri altındaki davranışları ve bunlarla ilgili parametreler ise mühendislik tasarımlarında dikkate alınan girdi parametreleri olup, bunların tasarım deneyleri olarak gruplandırılan deneylerle tayin edilmesi gerekmektedir.

30 SU İÇERİĞİ Bu deney, kayaç örneklerinin içerdiği suyun ağırlığının belirlenerek, fırında kurutulmuş örneklerin ağırlığının yüzde olarak ifade edilmesi amacıyla yapılır (ISRM, 1981 ve CANMET, 1977a). Örnek kapları ve kapakları temizlenip kurutulduktan sonra tartılarak ağırlıkları belirlenir (A). Her biri en az 50 gr olan örneği temsil eden düzensiz şekilli numuneler metal kaplara konarak kapakları kapatılıp nemli örnek + kap + kapak ağırlığı hassas terazide tartılarak belirlenir (B). Kapların kapağı çıkarılarak örnekler fırına konulmuş C de 24 saat bekletilerek kurutulur. Kurutulan örneklere kapakları tekrar kapatılarak desikatörde 30 dakika bekletilir ve ardından kuru örnek + kap + kapak ağırlığı tespit edilir(c). Su içeriği (%): w = *100 x (Ww/Ws) Gözeneklerdeki suyun ağırlığı (g): Ww = B-C Katı tane ağırlığı(g): Ws = C-A

31 AĞIRLIKÇA VE HACİMCE SU EMME Bu deney, düzenli bir geometriye sahip kayaç örneklerinin, ağırlıklarına ve hacimlerine oranla, boşluklarının alabileceği su miktarının tayini amacıyla yapılır (RILEM, 1980 ve TSE, 1978). Deneyde kullanılan karot kayaç örneklerinin kullanılması halinde bunların boyları ve çapları birbirine dik iki ayrı yönde, prizmatik örneklerde ise her üç kenar kompasla ölçülür ve örneklerin hacimleri hesaplanır. Hacimleri hesaplanan örnekler,saf suda en az 12 saat bekletilir. 12 saat sonunda örnekler saf sudan çıkarılarak, suya doygun yüzeyleri kurutularak ıslak ağırlıkları hassas terazide tartılarak örneğin doygun ağırlığı bulunur. Doygun ağırlığı bulunmuş örnekler, C ye ayarlanmış fırına yerleştirilerek en az 12, tercihen 24 saat kurumaya bırakılır.fırından çıkan örneklerin kuru ağırlıkları hassas terazide belirlenir. Ağırlıkça su emme (%), Aw = 100 x (Ws-Wd)/Wd Hacimce su emme(%), Hw = 100 x (Ws-Wd)/VT Burada, Ws : örneklerin suya doygun ağırlığı, Wd : fırında kurutulan örneklerin ağırlığıdır.

32 GÖRÜNÜR POROZİTE Deney düzenli bir geometriye sahip kayaç örneklerinin gözenekliliğinin tayini amacıyla kullanılır (ISRM, 1981). En az 3 adet silindirik örneğin çapları ve boyları kompas yöntemiyle ölçülerek bu değerlerin ortalaması alınır. Her birinin ağırlığı en az 50 g olan veya çapları içerdikleri en büyük tane boyunun en az 10 katı büyüklüğündeki örnekler seçilmelidir. Örnek C e ayarlanmış fırında en az 12 saat kurutulur ve havadan nem almadan soğuması için 30 dakika süreyle desikatörde tutulduktan sonra tartılarak kuru ağırlığı belirlenir. Örnek su dolu bir beherin içinde 48 saat bekletilir veya en az 1 saat süreyle 800 Pa dan düşük bir vakum altında suya doygun hale getirilerek kurulanıp hassas terazide tartılır ve doygun ağırlığı belirlenir. Boşlukların hacmi (cm 3 ), Vp = (Ws-Wd) gw Gözeneklilik (porozite)(%), n = 100 x Vp/VT Boşluk oranı, e = n / (100-n) Burada, Wd : örneğin kuru ağırlığı, Ws : Örneğin doygun ağırlığı, g w = Suyun yoğunluğudur.

33 ÖZGÜL AĞIRLIK Özgül ağırlığı belirlenmek istenen örnekler 105 o C de 48 saat kurutulduktan sonra plastik tokmakla ezilerek ufalanır ve ISRM (1981) standartlarına göre deneye uygun hale getirilir. Ardından örneklerden yarılama metoduyla 8-10 gr alınarak piknometreye konulur ve örneğin üzerini örtecek kadar saf su ilave edilir. Vakum desikatörüne konulan örnek ve su karışımı malzemenin havası alınır ardından piknometre içine hava kabarcığı oluşmayacak ve piknometreyi tam dolduracak şekilde saf su ilave edilir. Deney sırasında piknometre, piknometre+örnek, piknometre+su ve piknometre+örnek+su ayrı ayrı tartılmış ve özgül ağırlık değerleri aşağıdaki formül yardımıyla bulunur. Özgül ağırlık = wn / (wn + (wa-wb)) Burada, wn: fırında kurutulmuş numune ağırlığı, wa: suyla dolu piknometre ağırlığı ve wb: zemin ve su dolu piknometre ağırlığıdır.

34 BİRİM HACİM AĞIRLIK Bu deney, düzenli bir geometriye sahip karot veya prizmatik kayaç örneklerinin birim hacim ağırlığının tayini amacıyla yapılır. Deney için ISRM (1981) tarafından önerilen yöntem esas alınır. Düzgün bir geometrik şekle sahip biçimde hazırlanmış en az 3 deney örneğinin çapı ve boyu 0.1 duyarlılıkta ölçülür ve her bir değer için bu değerlerin ortalaması alınır. Çap ve boyları hesaplanan örneklerin hacimleri hesaplanır. Örneklerin doğal ağırlıkları hassa terazide tartılarak belirlenir. Belirlenen örnek ağırlığı ve hacmi kullanılarak yoğunluğu aşağıdaki formül ile bulunur: Yoğunluk ( g/ cm 3 ), g = W / V Birim hacim ağırlık (Kn/m 3 ), γ = 9.81*g

35 SUDA DAĞILMAYA KARŞI DUYARLILIK İNDEKSİ Deney için ISRM (1981) tarafından önerilen yöntem esas alınır. Her biri g olan, toplam g kadar örneği temsil eden yaklaşık 10 adet parça seçilir. Seçilen bu örneklerin köşelerinin birbirine çarparak mekanik parçalanmaya neden olmaması için köşelerinin mümkün olduğunca küresele yakın olması istenir. Hazırlanan örnekler öncelikle C lik sabit 12 saat kurumaya bırakılır. Kuruma sonunda örneklerin kuru ağırlıkları tartılarak bulunur. Kuru ağırlıkları bulunan örnekler soğutulduktan sonra tambura konularak deneye başlanır. Tambur, şeffaf hazne içine yerleştirilir ve hazne üzerinde işaretli kırmızı çizgiye kadar sıcaklığı 20 0 C olan su ile doldurulur. Deneye hazır hale gelen tambur 20 devir yapacak şekilde 10 dakika süre ile döndürülür. 10 dakika sonunda tambur hazneden alınarak örnekler fırına yerleştirilerek C de 12 saat süreyle yeniden kurumaya bırakılır. Kuruma sonunda örneklerin tekrar kuru ağırlıkları tartılarak madde kaybına bakılır. Yapılan işlemler 4 çevrim olacak şekilde yinelenerek tamburda kalan malzemenin ağırlığının deneyin başlangıcındaki malzeme ağırlığına oranı hesaplanır.

36 ISLANMA-KURUMA DENEYİ Bu deney, ıslanma-kuruma çevrimi koşullarında, aşınmaya karşı kayaçların duraylılığının belirlenmesi amacıyla yapılan bir deneydir. Deneyin yapılmasıyla ilgili olarak, ASTM (1992a) standartlarında verilen yöntem esas alınır. Hazırlanan silindirik örnekler 105±3 0 C deki fırına yerleştirilir ve en az 12 saat kurutulduktan sonra, fırından çıkarılarak soğuma için desikatörde 30 dakika bekletilir. Desikatörden alınan örnekler hassas terazide tartılarak ağırları belirlenir.ağırlıkları belirlenen örnekler saf su ile dolu behere konarak, saf su içinde en az 12 saat bekletilir. Beher içerisindeki su seviyesi örneklerin üst seviyesini geçecek şekildedir. Beherden çıkarılan örnekler C de en az 6 saat kurumaya bırakılır. 6 saat sonra örnekler tekrar saf su dolu beherin içine konur. Her ıslanma-kuruma bir çevrime eşittir. Örnekler 80 kez ıslanma-kuruma çevrimine tabi tutulduktan sonra, 105 ± 3 0 C deki fırına yerleştirilir ve en az 12 saat kurutulduktan sonra fırından çıkarılarak, soğuma için desikatörde 30 dakika bekletilir. Desikatörden alınan örneklerin ağırlıkları hassas terazide belirlenir. Belirlenen sonuçlarla aşağıdaki formül yardımıyla ıslanma-kuruma hesaplamaları yapılır. Ağırlık kaybı (%) = 100 x (A-B) / A Burada, A: örneğin deney öncesi kuru ağırlığı, B: örneğin deney sonrası kuru ağırlığıdır.

37 DONMA ÇÖZÜNME DENEYİ Bu deney donma-çözülme çevrimi koşullarında, aşınmaya karşı kayaçların duraylılığının belirlenmesi amacıyla yapılan bir deneydir. Deneyin yapılmasında yararlanılan yöntem olarak ASTM (1992b) kullanılır. Örnekler silindirik olarak hazırlanır, boy ve çapları hassas olarak ölçülür. Daha sonra örnekler 105 ± 3 0 C deki fırına yerleştirilir ve en az 4 saat kurutulduktan sonra fırından çıkarılarak desikatörde 30 dakika soğuma için bekletilir ve hassas terazide ağırlığı ölçülür. Ağırlıkları belirlenen örnekler saf su içerisinde en az 12 saat bekletilerek örnek en az % 50 doygunluğa sahip olana kadar bekletilir. Deneye hazır hale gelen hazne ısısı C ye ayarlanarak en az 12 saat donmaya tabi tutulur ve daha sonra ısı C ye artırılır C de örnekler en az 8 saat süreyle en fazla 12 saat çözülmeye bırakılır. Belirlenen sonuçlarla aşağıdaki formül yardımıyla donma-çözünme hesaplamaları yapılır. Ağırlık kaybı (%) = 100 x (A-B) / B Burada, A: örneğin deney öncesi kuru ağırlığı, B: örneğin deney sonrası kuru ağırlığıdır.

38 NOKTA YÜKLEME DENEYİ Nokta yükü dayanım indeksi, tek eksenli sıkışma ve çekilme dayanımı gibi diğer dayanım parametrelerinin dolaylı olarak belirlenmesinde sıkça kullanılan bir parametredir. Bu çalışmada nokta yükleme deneyi uygulanırken ISRM (1985) tarafından önerilen standartlar uygulanır. Deneyler araziden alınan kaya bloklarından alınan karotlar üzerinde uygulanır. Deney uygulanırken karot örneklerinin uzunluklarının, çaplarına oranının arasında olmasına dikkat edilmiştir. Çapı ve boyu kompas ile ölçülen örnekler konik uçların arasına karotun eksenine dik yönde yerleştirilir, yükleme örnekler sn içinde kırılacak şekilde gerçekleştirilir. ISRM (1985) bu deney için kaya malzemesini tanımlamak amacıyla en az 10 örneğin deneye tabi tutulmasını önermiştir. Nokta yükü dayanım indeksi sonuçları aşağıdaki formüller yardımıyla belirlenir. I s = P / De 2 Burada, I s : düzeltilmemiş nokta yükü dayanım indeksi (kpa), D e : çapsal deneylerde karotun çapı (mm), P: yenilme anında manometreden okunan yüktür (kn).

39 TEK EKSENLİ BASINÇ DAYANIMI DENEYİ Kayaçların tek eksenli sıkışma dayanımları belirlenirken, ISRM (1981) tarafından önerilen standartlar kullanılmıştır. Deneyde kullanılacak örnek sayısı ISRM (1981) ye göre 5 adettir. σ c = F/A Burada, F: yenilme anında kaydedilen yük, A: silindirik örneğin en kesit alanıdır. Farklı çaplarda deneyler yapılırsa, deney sonuçları aşağıdaki formül kullanılarak referans çapa (50 mm) göre düzeltilmelidir (Hoek ve Brown, 1980). Burada, σ c : 50 mm çapında bir karot için eşdeğer tek eksenli sıkışma dayanımı, σ cd : D çapında bir örneğin sıkışma dayanımı, D: örnek çapıdır.

40 DOLAYLI ÇEKME DAYANIMI DENEYİ Bu deney disk şeklinde hazırlanmış kayaç örneklerinin çapsal yükleme altında çekilme dayanımlarının dolaylı yoldan tayini amacıyla yapılır. Deneylerde ISRM (1981) ve CANMET (1977a) in önerdiği yöntemler esas alınır. Çapı en az NX (54 mm) ve kalınlığı yarı çapıyla hemen hemen aynı olan, sağlam ve çatlaksız silindirik örnekler hazırlanır. Örneklerin alt ve üst yüzeylerinin birbirine paralel olmalıdır. Deneyde kullanılacak örnek sayısının en az 10 adet olması gerekmektedir. Örneğin çapı ve kalınlığı birbirlerine dik iki ayrı yönde kompasla ölçülerek bu değerlerin ortalaması alınır. Örnek, yan yüzeyleri yükleme çenelerinin arasında kalacak şekilde yerleştirilir. Örnek, yenilme saniye arasında gerçekleşecek şekilde sabit bir hızla yüklenir. Önerilen yükleme hızı 200 N/ s dir. Örneğin yenildiği andaki yük (F), yükleme ünitesinin göstergesinden okunur. σt = x F / (D x t) Burada, F: örneğin yenilmesi anında uygulanan yük (kn), D: örnek çapı (mm), t: örnek boyu (mm) dir.

41 EĞİLME DAYANIMI DENEYİ Eğilme dayanımı, standart boyutlardaki plaka mermerlerin belirli doğrultuda kırılmaya karşı gösterdiği dirençtir. Eğilme dayanımının belirlenebilmesi için, mermer bloklarından 50 mm/ 100 mm/ 200 mm boyutlarında numunelerden en az 5 adet hazırlanmalıdır. Deney numuneleri deney düzeneğinde plaka şeklinde, numuneler arası mesafe 180 mm olacak şekilde deney presi tablaları arasına, yaklaşık 5 kg kuvvetlik yük verilerek mesnetlerin tam yerleşmesi sağlanır. Daha sonra yük artışı dakikada 450 kg ı geçmeyecek şekilde arttırılarak, kırılma anındaki yük değeri kaydedilir ve yükleme yüzeyi ile plaka kalınlığı çizgisinin oluştuğu noktada ölçülür. Bulunan deney sonuçları aşağıda verilen eşitlikte yerine konularak eğilme dayanımı değeri hesaplanır. σ eğ = 3PL / 2Dh 2 Burada; σ eğ eğilme dayanımı (kg/cm 2 ), P kırılma yükü (kg), L deney numunesinin mesnetler arası mesafesi (cm), D deney numunesinin eni (cm) ve h deney numunesinin kalınlığıdır (cm).

42 YÜZEYSEL AŞINMA (BÖHME) DAYANIMI DENEYİ Aşınma dayanımı, mermerlerin yüzeyinde aşındırıcı maddeler ile oluşturulan aşınmaya karşı gösterdiği dirençtir. Mermerlerin aşınma dayanımlarının belirlenmesi için TS 699 a uygun olarak 71 mm ebadında küp numuneler hazırlanmaktadır. Bu numuneler önce 105 C de kurutularak tartılır ve tartım sonuçları kaydedilir. Daha sonra numuneler. Böhme yüzey aşındırma cihazında yüzey aşındırma deneyine tabi tutulur. Deneyde kullanılan Böhme yüzey aşındırma cihazı 30 dev/dak. hızla dönmesi ayarlanabilen 750 mm çapında bir aşındırma diskine sahiptir. Her yirmi iki devir sonunda disk otomatik olarak durmaktadır. Numuneyi tutacak ve 350 kg lık yük yükleyecek düzenek mevcuttur. Deneyde 20 gr zımpara tozu sürtünme şeridi üzerine serpilir ve çelik manivela aracılığı ile 30 kg lık yük uygulanarak deney örneğinin sürtünme şeridine 0.6 kg / cm 2 lik bir basınç ile bastırılması sağlandıktan sonra disk döndürülür. 22 devir sonunda otomatik olarak duran disk üzerinden zımpara tozu ve numune artıkları temizlenir. Yeniden zımpara tozu konulur ve düşey eksen etrafında 90 o çevrilir. Her örnek için 22 devirlik 20 aşınma periyodu yani 440 devir uygulanır. İşlem sonunda temizlenen örnek kalınlık ölçümlerine hazırdır. Deneydeki hacim kaybı, deney sonrası hacimden deney başlangıcındaki hacmin farkı şeklinde ifade edilir.

43 4.5. JEOMEKANİK SINIFLAMA -RMR SİSTEMİ- Kaya mekaniği uygulamalarında kaya kütlelerinin mühendislik özelliklerini belirlemek amacıyla çeşitli sınıflandırma sistemlerine gereksinim duyulmuştur. Mühendislik jeolojisi çalışmalarında tasarımın ayrılmaz bir parçası olan bu sistemler, uzun yıllar süren gözlemlere bağlı olarak geliştirilen ve istatistiksel değerlendirmeler esas alınarak önerilmiş yöntemlerdir. Görgül bir kaya kütle sınıflama sistemi olan RMR Sınıflama Sistemi, ilk kez yılları arasında yapılan çalışmalar sonucunda Bieniawski (1973) tarafından geliştirilmiştir. RMR kaya kütle sınıflama sisteminde kullanılan parametreler aşağıda sıralanmıştır: Kayacın nokta yük dayanım indeksi veya tek eksenli basınç dayanımı, Kaya kalitesi göstergesi (% RQD) Süreksizlik ara uzaklığı Süreksizliklerin durumu (Devamlılık, açıklık, pürüzlülük, dolgu ve bozunma) Yeraltısuyu durumu

44 RMR SİSTEMİ Sistemde bu parametrelerle beraber parametrelere ait puan değerleri yer almakta, hat etüdlerinden ve bir dizi laboratuvar deneyinden elde edilen sonuçlara göre parametrelere verilen puanların toplamı kullanılarak kaya kütleleri sınıflandırılmaktadır. Tabloda RMR kaya sınıflama sisteminin 1989 daki son versiyonu ve bu sisteme göre verilen puanlar görülmektedir.

45 RMR SİSTEMİ Bir önceki tabloda görüldüğü gibi ilk üç parametreye ait sınıf değerleri ve bunlara ait puanlar belirli aralıklar arasında kalmakta, uygulamada ise bu durum çeşitli hatalara neden olmaktadır. Bu nedenle bu üç parametre için daha hassas bir puanlamanın yapılabilmesi için Bieniawski (1989), ISRM (1981) tarafından önerilen tanımlama ölçütleri esas alarak çeşitli grafikler geliştirmiştir Şekillerde tek eksenli sıkışma dayanımı, RQD ve süreksizlik aralığı değerlerine karşılık gelen ve daha hassas puanlamaya olanak kılan grafikler görülmektedir

46 RMR SİSTEMİ Mühendislik jeolojisi çalışmalarında, süreksizliklerin konumu önemli bir parametre olduğu için RMR sınıflama sisteminde süreksizlik sisteminin konumu göz ardı edilmemelidir. Bu nedenle mühendislik yapısı ve süreksizlik konumu arasındaki ilişkiye göre Bieniawski (1979 ve 1989) tarafından süreksizlik yönelimi düzeltmesi ortaya atılmıştır. süreksizlik yönelimine göre sınıflama süreksizlik yönelimine göre puanlama

47 RMR SİSTEMİ Bunun yanı sıra, RMR sınıflama sisteminin yaygın olarak kullanıldığı tünelcilik, ve madencilik uygulamalarında yapılacak olan patlatmalarda daha fazla miktarda dinamik etki meydana gelmektedir. Bu nedenle patlatma, yerinde gerilimler ve fayların durumu gibi faktörler gibi faktörler için de düzeltme yapılarak nihai RMR değerinde azaltmaya gidilmelidir (Laubscher, 1977; Kendorski vd., 1983).

48 RMR SİSTEMİ RMR sınıflama sistemine göre kaya sınıfları ve puanları RMR kaya kütle sınıflama sisteminde RMR puanını hesaplama aşamalarını gösteren akış şeması

49 RMR SİSTEMİ TÜNEL DOĞRU DEĞERLENDİRME RMR = 62 RMR = 74 RMR = 29 HATALI DEĞERLENDİRME Bazı uygulamalarda kaya kütleleri Ortalama RMR = 55 sondajla geçilirken birden fazla kaya türünü içeren veya aynı kaya türünde farklı özellikler gösteren kısımlar ayırt edilmeksizin çok sayıdaki ilerleme aralığı birlikte değerlendirilerek oldukça kalın ve farklı nitelikteki zonlar için ortak bir RMR puanı hesaplanmaktadır. Böyle bir uygulama sonucunda zayıf kaya kütleleri daha kaliteli kaya kütlesinin bulunduğu bölgelere dahil edilerek ortalama bir RMR değeri hesaplanmakta, dolayısıyla tüm kaya kütlesi yer yer düşük kaliteli zonları içermesine rağmen, olduğundan daha kaliteliymiş gibi değerlendirilmektedir. Bu tür hatalarla ilgili örnek yandaki şekilde verilmiş olup, bundan kaçınılması için her ilerleme aralığının veya farklılık gösteren her zonun RMR puanının ayrı ayrı tayin edilerek kötü ve kaliteli zonlar ayırtlanmalıdır.

50 RMR SİSTEMİ (Tünellerde desteksiz durma süresi) Bir yer altı açıklığının desteksiz durma süresi, açıklığın genişliğine veya desteksiz kısmın uzunluğuna bağlıdır. Bununla birlikte kemer tipi açıklıkların desteksiz durma süresi tavanı düz olan bir açıklığına göre daha fazladır. Aşağıdaki şekillerde RMR puanına göre bir yer altı açıklığının desteksiz durabilme sürelerinin hesaplanmasında kullanılan grafikler görülmektedir.

51 RMR SİSTEMİ (Destek basıncı) Yer altı açıklıklarında kullanılan destek sistemine gelecek basınç RMR puanından yararlanılarak tahmin aşağıdaki formül yardımıyla edilmektedir (Ünal, 1983). (Kaya kütlelerinin taşıma gücü) Kaya kütlelerinin dayanımın belirlenmesinde 90 lı yılların ortalarına kadar RMR puanı kullanılmış ancak günümüzde yerini Hoek ve Brown (1980) tarafından önerilen ve daha sonra değişikliğe uğrayan yenilme ölçütleri ve GSI ye bırakmıştır.

52 RMR SİSTEMİ (Destek seçimi) Yer altı açıklıklarında kullanılan destek sistemine gelecek basınç RMR puanından yararlanılarak tahmin aşağıdaki formül yardımıyla edilmektedir (Ünal, 1983).

53 UYGULAMA 4 Kiltaşlarından oluşmuş bir kaya kütlesi içinde 2 km uzunluğunda ve K35D doğrultulu ve 8 metre çapında bir tünelin açılması planlanmıştır. Tünelin en kısa zamanda tamamlanması için kazıya KB ve GD dan aynı anda başlanılması istenmektedir. Tünel hattı boyunca yapılan sondajlarda RQD % 70 olarak hesaplanmış, karot örnekleri üzerinde yapılan deneylerde tek eksenli basınç direnci 20 MPa, birim hacim ağırlık 19.6 kn/m 3 olarak tayin edilmiştir. Bu değerler göre RMR puanını hesaplayarak, ön tasarım amaçlı destek tipini, destek basıncını ve desteksiz durma süresini hesaplayınız. KAYA KÜTLE ÖZELLİKLERİ Süreksizlik aralığı: 380 mm Devamlılık: 20 metreden fazla Açıklık: 0.1 mm den küçük Pürüzlülük: Düzgün yüzeyler Dolgu: Yumuşak kil sıvaması Bozunma: Az bozunmuş Yer altı suyu: Yok, nemli Süreksizlik yönelimi: 1 tabaka (325/35) ve 2 eklem takımı

54

55 TEMEL RMR PUANI: 48.4

56 TEMEL RMR PUANI: 48.4 KB giriş: uygun değil (-10) GD giriş: uygun (-2) DÜZELTİLMİŞ RMR PUANI: KB girişli ( ) x 1 x 1 = 38.4 (zayıf kaya) GD girişli (48.4 2) x 1 x 1 = 46.4 (orta kaya)

57 ÖN TASARIM AMAÇLI DESTEK SEÇİMİ Tünelin 8 m genişliğinde inşa edilmesi ön görülmüştür. Belirlenen RMR sınıflarına göre: tünelin KB girişinden itibaren yapılacak ilerleme için IV. sınıf, GD girişinde ise III. sınıf kaya kütleleri için önerilen destek sistemleri seçilir. DESTEKSİZ DURMA SÜRESİ Tünelin 8 m genişliğinde inşa edilmesi ön görülmüştür. Buna göre KB girişinden itibaren yapılacak ilerlemede ani göçme riskiyle karşılaşılabilir. GD girişli projede ise desteksiz durma süresi 25 saattir. Ani çökme riskine karşı bir önlem olarak, kazının yan galerilerle veya şemsiye kemer güçlendirmesi gibi yöntemler önerilebilir. DESTEK BASINCI KB girişi için P = (( )/100) x 19.6 x 8 x 1 = 95 kpa GD girişi için P = (( )/100) x 19.6 x 8 x 1 = 83 kpa

58 4.6. HOEK-BROWN YENİLME ÖLÇÜTÜ (Kaya kütlelerinin dayanımı) Kayaçlar küçük ölçekte dikkate alındıklarında kayaç malzemesi önem kazanırken, ölçek büyüdükçe sağlam kayaç malzemesinden eklemli kayaç kütlesine geçiş söz konusudur. Bu nedenle çok sayıda süreksizlik içeren kaya kütlelerinin davranışını kayaç malzemesi ile birlikte süreksizlikler denetler. Bu nedenle, çatlaklı kaya kütlesinin dayanımını belirlemek amacıyla Hoek ve Brown (1980) tarafından ampirik bir yöntem geliştirilmiştir. Yazarlar, mevcut kaya kütlesi sınıflama sistemlerinden birini kullanarak ampirik kriteri jeolojik gözlemlerle bağdaştırmayı denemişler ve bu amaç için Bieniawski (1976) tarafından geliştirilen Kaya Kütlesi Puanlamasını (RMR) seçmişlerdir. Kriterdeki değişimlere ek olarak, yenilme kriterini arazideki jeolojik gözlemlerle ilişkilendirmede, özellikle çok zayıf kayalar olmak üzere, Bieniawski nin önerdiği RMR nin artık yeterli olmadığı sonucuna varılmıştır. Bu durum Jeolojik Dayanım İndeksi nin (GSI) ortaya çıkmasına yol açmıştır (Hoek vd., 1992; Hoek, 1994, Hoek vd., 1995).

59 4.5. HOEK-BROWN YENİLME ÖLÇÜTÜ (Jeolojik Dayanım İndeksi, GSI) BLOKLU ÇB B/Ö Sönmez ve Ulusay (1999) tarafından verilen bir yaklaşımla, ISRM (1981) tarafından önerilen aralıklara uygun olarak tanımlanan hacimsel eklem sayısı (Jv) değerleri kullanılarak belirlenen Yapısal Özellik Puanı nı GSI sistemine uyarlanmıştır. Modifiye edilmiş GSI sistemi Şekil 3.47 de verilmiştir Modifiye edilmiş GSI sistemi Sönmez ve Ulusay (1999)

60 4.5. HOEK-BROWN YENİLME ÖLÇÜTÜ

61 4.7. KAYA KÜTLELERİNİN KAZILABİLİRLİĞİ Jeoteknik çalışmalarda, kazılacak kayaçların türü ve mühendislik özelliklerinin yanında kazılabilme derecelerin de bilinmesi gerekmektedir. Kazı ortamının jeoteknik özelliklerinin iyi bir şekilde değerlendirilmesi ve buna uygun kazı makinelerinin seçimi, kazı sırasında karşılaşılacak problemleri ve buna bağlı olarak maliyeti en aza indirecektir. KAZILABİLİRLİĞİN BELİRLENMESİ Sismik Yöntemler Jeomekanik Yöntemler

62 SİSMİK YÖNTEMLER Kazılabilirlik, kaya veya zeminlerin çeşitli tip ve güçteki kazı makineleriyle sökülebilme özelliği olarak tanımlanabilir. Bu özellik kazı yapılacak malzemenin dokusu, özgül ağırlığı, su içeriği, süreksizlik özellikleri, kimyasal bileşimi ve çimentolanma derecesi gibi bir çok parametre ile denetlenir. Yapılan bir çok çalışmada kayaçların sökülebilirliği ile sismik hızlar arasında bir ilişki varlığı belirlenmiştir.

63 JEOMEKANİK YÖNTEMLER Kaya kütlelerinin kazılabilirlik özelliklerini belirlemek amacıyla, Pettifer ve Fookes (1994), ve Abdullatif ve Cruden (1983) tarafından önerilen yöntemler en çok tercih edilen yöntemlerdir. Zayıf (tırnakla çizilebilir) Orta derecede zayıf (jeolog çekiciyle sert bir darbede ufalanır) Orta derecede sağlam Sağlam Çok sağlam Aşırı derecede sağlam 100 Kazılma Sökülme Süreksizlik Açıklığı (m) Zor kazılabilir (CAT 245 Eskavatör veya kepçe) Kolay kazılabilir Zor sökülebilir (D8) Kolay sökülebilir (D6 ve D7) Patlatma gerekli Aşırı zor sökülebilir (D11 veya hidrolik kırıcı+d9) Çok zor sökülebilir (D9) Çok dar Dar Orta Geniş Çok geniş Kaya Kütle Dayanımı (MPa) Patlatma B1 jeoteknik birimi A1 jeoteknik birimi A2 jeoteknik birimi Jeolojik Dayanım İndeksi, GSI Nokta Yük direnci (MPa) (Pettifer ve Fookes, 1994) (Abdullatif ve Cruden, 1983; Hoek ve Karzulovic, 2000)

64 4.8. KAYA KÜTLELERİNİN TAŞIMA GÜCÜ Taşıma gücü parametresi iki şekilde tanımlanır. Emniyetli net taşıma gücü kayacın yenilmeden taşıyabileceği en büyük taşıma basıncı, izin verilebilir taşıma gücü ise seçilmiş bir güvenlik katsayısı değerine bölünerek belirlenmiş ve tasarım açısından dikkate alınan basınç olarak ifade edilir. RMR PUANI YARDIMIYLA HOEK-BROWN YENİLME KRİTERİ YARDIMIYLA

65 4.7. KAYA KÜTLELERİNİN TAŞIMA GÜCÜ RQD VE TEK EKSENLİ BASINÇ DİRENCİ YARDIMIYLA Süreksizlik içeren kayaçlarda taşıma gücü, RQD esas alınarak hesaplanmaktadır. Bu durumda kaya malzemesinin tek eksenli basınç direnci girdi parametresi olarak kullanılmaktadır. 100 İZİN VERİLEBİLİR TAŞIMA GÜCÜ Kaya Kalite Göstergesi (RQD, %)

66 KAYA KÜTLELERİNİN TAŞIMA GÜCÜ HOEK-BROWN YENİLME KRİTERİ YARDIMIYLA Kaya kütlelerinin taşıma gücünü belirlemek amacıyla Hoek- Brown Yenilme Kriterinden (Hoek ve Brown, 1980a ve b) yararlanılır. Kaya ortamının nihai taşıma gücü, Wyllie vd. (1992) tarafından önerilen eşitlik yardımıyla belirlenir. Burada, qu: sınır taşıma gücü (kg/cm 2 ), s, m ve a; kaya kütlesine ait sabitler (Hoek-Brown Yenilme Kriterinden elde edilen veriler) ve σ ci ise kaya malzemesinin tek eksenli sıkışma dayanımıdır (kg/cm 2 ).

67 UYGULAMA 5 Eklemli bir kaya kütlesi üzerinde inşası planlanan bir bina için 5 metrelik araştırma sondajı yapılmış olup, buna bağlı RQD değerleri aşağıda verilmiştir. Derinlik (m) RQD 0-1 toprak Temel genişliği ve derinliği 1m, kaya malzemesinin tek eksenli basınç dayanımı 50 MPa olarak tayin edilmiştir. Buna göre temelin altındaki kayacın izin verilebilir taşıma gücünü hesaplayınız 100 İZİN VERİLEBİLİR TAŞIMA GÜCÜ 50 (50 x 0.82) 9 MPa Kaya Kalite Göstergesi (RQD, %)

68 UYGULAMA 6 Bir spor tesisi inşası için oluşturulan kazı sonucunda ortamda 4 metre derinlikte kaya kütlesi (kireçtaşı) tespit edilmiştir. Doğrultusu K20B olan 10 m uzunluğunda bir ölçüm hattı boyunca belirlenen 3 süreksizlik takımı için her bir takımın içerdiği süreksizliklerin özellikleri aşağıda verilmiştir. Yapılan sondajlarda RQD % 65 olarak hesaplanmış, karot örnekleri üzerinde yapılan deneylerde tek eksenli basınç direnci 70 MPa, birim hacim ağırlık 21.6 kn/m 3 olarak tayin edilmiştir. Bu verilerden yararlanarak kaya kütlesinin tek eksenli basınç direnci, içsel sürtünme açısı ve kohezyonunu belirleyiniz. Kaya kütlesinin dayanımını ve taşıma gücünü hesaplayınız. Kazılabilirlik için önerilerde bulununuz.