SERT KAYAÇLARDA DELNEBLRLK TAYN

SERT KAYAÇLARDA DELNEBLRLK TAYN Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi Maden Mühendisli$i Bölümü, Maden 'letme Anabilim Dal) Engin KARAMAN Aral)k, 2008 ZMR

YÜKSEK LSANS TEZ SINAV SONUÇ FORMU ENGN KARAMAN tarafndan YRD. DOÇ. DR. HAYAT YENCE yönetiminde hazrlanan SERT KAYAÇLARDA DELNEBLRLK TAYN balkl tez tarafmzdan okunmu, kapsam ve nitelii açsndan bir Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmitir. Yönetici Jüri Üyesi Jüri Üyesi Prof. Dr. Cahit HELVACI Müdür Fen Bilimleri Enstitüsü ii

TE9EKKÜR Bu projenin tamamlanmas için gerekli olan makina ve ekipmann bölümümüze kazandrlmasnda büyük emei geçen ve projenin yazlmas hakknda öneri ve görülerini esirgemeyen sayn hocam Yrd. Doç. Dr. Hayati YEN1CE ye, Ara. Gör. Dr. Doan KARAKU7, Ara. Gör. Dr. Kemal ÖZFIRAT a ve Karaelmas Üniversitesi öretim üyesi Yrd. Doç. Dr. Olgay Yaral ya teekkür ederim. Çalmada kullanlan deney aletlerinin orijinali Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi SINTEF kayaç ve zemin mekanii laboratuarnda bulunmaktadr. Çalmalarmda yaynlarndan yararlandm SINTEF kurumuna ve Prof. Dr. Filip DAHL a teekkürü bir borç bilirim. Engin KARAMAN iii

SERT KAYAÇLARDA DELNEBLRLK TAYN ÖZ Bu çalmada, makina ekipman ve kesici uç (keski) özelliklerine baklmakszn kayaç özelliklerine bal olan delinebilirlik teriminin, çeitli laboratuar deneyleri ile tanmlanmas hedeflenmitir. Bu amaçla; belirli bölgelerden alnan karot ve küp ekilli numunelere birim hacim arlk, gözeneklilik oran, tek eksenli basnç dayanm, deformasyon, shore sertlii gibi temel kaya mekanii deneylerinin yan sra, delinebilirlik deneylerinde kullanlan DRI laboratuar deneyleri olan krlganlk ve minyatür delme deneyi (Brittleness testi ve Sievers J deneyi) yaplmtr. Elde edilen sonuçlar birbiri ile karlatrlmtr. Anahtar sözcükler: Krlganlk, Brittleness, Delinebilirlik, DRI, Sievers J iv

DETERMINATION OF DRILLABILITY IN HARD ROCKS ABSTRACT In this thesis; defining of the term of drillability which is depended on rock properties regardless of machine, equipment and cutter bit properties, is aimed with various laboratory tests. To this end; density, porosity, uniaxial compressive strength, deformation, shore hardness and DRI (Brittleness and Sievers J tests) tests are applied to cubical and cylindirical shaped samples which received from certain locations. Eventually, test results compared with drilling rate index. Keywords: Drillability, DRI, Brittleness, Sievers J v

ÇNDEKLER Sayfa YÜKSEK L1SANS TEZ1 SINAV SONUÇ FORMU...ii TE7EKKÜR...iii ÖZ... iv ABSTRACT... v BÖLÜM BR GR9... 1 BÖLÜM K - DELNEBLRLBE ETK EDEN FAKTÖRLER... 2 2.1 Doku ve Tane Boylar... 2 2.2 Mohs Sertlii... 3 2.3 Tek Eksenli Basnç Dayanm... 4 2.4 Süreksizliklerin Durumu, Krklar ve Çatlaklar... 5 BÖLÜM ÜÇ - DELNEBLRLK TAYNNDE YAPILAN DENEYLER... 8 3.1 Birim Hacim Arlk (Younluk) Deneyi... 8 3.1.1 Boluk Hacminin Bulunmas... 9 3.1.2 Porozitenin Bulunmas... 10 3.1.3 Boluk Orannn Bulunmas... 10 3.2 Shore Skleroskopu ile Yüzey Sertliinin Ölçülmesi... 10 3.3 Tek Eksenli Basnç Dayanm, Deformasyon ve Spesifik Tahrip Enerjisi... 11 3.4 Delinebilirlik Oran 1ndeksi (DRI, Drilling Rate Index)... 16 3.4.1 Krlganlk (Brittleness) Testi... 17 3.4.2 Sievers J Minyatür Delme Testi... 20 3.4.3 Delinebilirlik Oran (DRI) Tayini... 23 BÖLÜM DÖRT - YAPILAN DENEYLERN SONUÇLARI... 26 4.1 Numunelerin Fiziksel Özellikleri... 26 vi

4.2 Numunelerin Tek Eksenli Basnç Dayanmlar... 28 4.3 Numunelerin Shore Sertlikleri ve Mohs Sertlikleri... 30 4.4 Numunelerin Minyatür Delme (Sievers J), Krlganlk (Brittleness) Deerleri ve Delinebilirlik Oran (DRI) Tayini... 30 4.4.1 Sievers J Minyatür Delme Deneylerinin Yaplmas... 31 4.4.2 Krlganlk (Brittleness) Deneylerinin Yaplmas... 37 4.4.3 Delinebilirlik Oran (DRI) Deerlerinin Bulunmas... 37 4.5 Deformasyon Deneyleri ve Spesifik Tahrip Enerjisi Tayini... 40 4.6 Deney Sonuçlarnn Deerlendirilmesi... 50 BÖLÜM BE9 - SONUÇLAR... 54 KAYNAKLAR... 55 vii

BÖLÜM BR GR9 Günümüzde, insanolunun artan nüfusu nedeni ile gereksinimlerini karlamak için yeralt zenginliklerinin önemi daha da artmtr. Yeralt zenginliklerini insanoluna ulatrmak yani insanolunun kullanmna sunmak için ilk önce bu zenginliklere ulalmas gereklidir. Bunun için yeralt zenginliklerini kaplayan örtü tabakasnn almas gereklidir. Yine ayn ekilde yerüstü ulamnn yetersiz kald durumlarda yeraltndan ulamn gereklilii ortaya çkmtr. Yerüstünden yeraltna bir yol yani bir geçidin açlmas gereklidir. Bu geçidin açlmas içinde örtü tabakasnn delinmesi gerekliliktir. Sadece yeraltndaki zenginliklere erimek yada yeraltnda yaplar oluturmak için deil, yeryüzünde kayaca bal yaplar oluturmak içinde kayaçlarn delinmesi gereklidir. Ksacas kayaçlarn delinmesini gerektiren her durumda delinebilirlik kavram ortaya çkmaktadr. Delinebilirlik; delici ucun kayaç içinde belirli bir zamanda kayac delerek ilerlemesidir. Bir dier ifade ile kaya kütlesinde delik delme kolayldr. Delinme hz ise kayaç içerisinde, dakikadaki santimetre ilerleme hz olarak ölçülür. Delinebilirlik ile delinme hz ayn kavram olarak tanmlanabilir. Delinebilirlik kolay ya da zor olarak delinme hz ise hzl ya da yava olarak ifade edilir. Delinebilirlie etki eden birçok parametre vardr. Bunlar makine ve ekipmana bal parametreler (delme makinasnn tipi, dönme hz, bastrma kuvveti, keski tipi v.b.), delme ilemine bal parametreler (delme metotlar, makinann çalma ve bakm, makine operatörünün deneyimi, v.b.) ile jeolojik parametreler (kaya tipi, kayalarn mekanik özellikleri, süreksizlikler, mineral kompozisyonu) dir. Makine, ekipman ve delme ilemine bal parametreler kontrol edilebilir parametreler olup, jeolojik özelliklere bal parametreler ise kontrol edilemeyen parametrelerdir. Bu proje kapsamnda, kayaca bal olan yani belirli jeolojik özelliklere bal delinebilirlik özellikleri incelenmi, bu özelliklere bal laboratuar deneyleri yaplmtr. 1

BÖLÜM K DELNEBLRLBE ETK EDEN FAKTÖRLER Delinebilirlie etki eden kaya yapsna bal faktörler, kaya formasyonundan, Mohs sertliine, tek eksenli basnç dayanmndan kayacn birim hacim arlna, kaya kütlesinin yapsal özelliklerinden (krklarn durumu, çatlaklar v.b.), kayacn dokusal özelliklerine kadar birçok deikene baldr. 7ekil 2.1 de delinebilirlie etki eden faktörler gösterilmitir. Tek Eksenli Basnç Dayanm Mohs Sertlik Deerleri Doku ve Tane Boylar Dolgu Malzemesinin Durumu Delinebilirlik Süreksizlik Durumu Kayacn Younluu Mineral Kompozisyonu 7ekil 2.1 Delinebilirlie etki eden faktörlerin ematik gösterimi 2.1 Doku ve Tane Boylar) Kayaç dokusu ve tane boyu, delinebilirlii etkileyen faktörlerden biridir. Tane boylar ince ve doku kompakt (youn) olduu zaman delinebilirlik dümektedir. 1ri tane boyuna ve daha gözenekli dokuya sahip kaya türlerinde ise delinebilirlik yüksektir. Tablo 2.1 de doku ve tane boyutuna göre delinme hzlar verilmitir. 2

3 Tablo 2.1 Doku ve tane boyu ile delinme hz arasndaki iliki (Wilbur, 1982) Delinme durumu Doku ve tane boyu Hzl Poroz (Gözenekler çok belirgin) Orta Hzl Parçal (Parçalar gevek yada yar salam) Orta Granitoid (Tane boylar farkna varlacak kadar büyük, orta derecede tane boyutlu granit) Orta Yava Porfiritik (1nce taneli granit içinde iri kristaller) Yava Youn (Tane yaps çplak gözle görülemeyecek kadar ince) 2.2 Mohs Sertli$i Sertlik; basit bir tabir ile kayacn delinmeye kar olan direnci, olarak tanmlanabilir. Kayaç sertlii, delme ilemi srasnda karlalan ilk zorluktur. Delici ucun kayaç içerisine girene kadar kayaç yüzeyindeki zorlanmas kayaç sertliinden domaktadr. Delici ucun kayacn içine girdikten sonraki delme ilemi nispeten daha hzldr. Kayaç sertlii, delinebilirliin yava yada hzl olmasnda bunun yannda delici uçlarn hzl yada yava anmasnda etkili rol oynamaktadr. Kayaç serliine etki eden parametreler ise; kayac oluturan minerallin çeidi, dalm ve homojenlii, kayac oluturan minerallerin tane boyu ve ekilleri, kayacn su içerii v.b. dir. Delinebilirlik açsndan, tek eksenli basnç dayanmndan sonra en çok fikir veren özelliktir. Mohs sertlik deerlerinin tayini tek eksenli basnç dayanmna göre daha kolaydr. Minerallerin sertlik deerleri Tablo 2.2 de verilmitir. Burada, her mineralin karsnda bulunan numara, mineralin sertliini bildirmektedir. Mineraller, kendi numaras ile ayn yada daha düük olan dier mineralleri çizerler. Kayaçlar genelde birden fazla mineral içerdiklerinden, kayaç numunesinin farkl noktalarnda ölçüm yapmak, ortalama kayaç sertliini bulmak açsndan önemlidir. Tablo 2.3 de ise Mohs sertlik deerlerine göre kayaçlarn snflandrlmas verilmitir.

4 Tablo 2.2 Mohs sertlik deerleri (NAST, 1955) 1 Talk 6 Feldspat 2 Jips 7 Kuvars 3 Kalsit 8 Topaz 4 Flüorit 9 Korundum 5 Apatit 10 Elmas Tablo 2.3 Mohs sertlik deerlerine göre kayaçlarn snflamas (Hoseinie S.H., 2007) Mohs 1 3 3 4,5 4,5 6 6 7 > 7 sertlii Çok Nispeten Nispeten Çok Açklama Sert Yumuak Yumuak Sert Sert 2.3 Tek Eksenli Bas)nç Dayan)m) Tek eksenli basnç dayanm kayaçlarn en önemli mühendislik özelliidir. Tek eksenli basnç dayanm birçok kayaç snflama sisteminde kullanlan en önemli parametredir. Çünkü kayac oluturan malzemenin salaml, genel kaya kütlesinin dayanmn arttrmaktadr. Tek eksenli basnç dayanmn etkilen önemli faktörlerin banda; kayac oluturan mineraller ve dalmlar, mikro çatlaklar, porozite, younluk, elastisite v.b. gelmektedir. Düük poroziteli kayaçlar genelde yüksek younluk deerlerinde olmakla birlikte, yüksek basnç dayanmlar vermektedirler. Bunun terside, düük younluk deerli kayaçlarn düük basnç dayanm verdikleri görülmütür. Tablo 2.4 de tek eksenli basnç dayanmlar ve kayaçlarn dayanm durumlar gösterilmitir. Tablo 2.4 Tek eksenli basnç dayanmlarna göre kayaçlarn snflandrlmas (Hoseinie S.H., 2007) Tek Eksenli Basnç 1 25 25 50 50 100 100 200 > 200 Dayanm (MPa) Açklama Çok Zayf Zayf Orta Salamlkta Salam Çok Salam

5 2.4 Süreksizliklerin Durumu, K)r)klar ve Çatlaklar Kaya kütlesinin genel yaps delme ileminin etkinliinde önemli rol oynar. Kaya kütlesinin yaps ile kaya delinebilirlii arasnda önemli bir iliki vardr. Eklemli kaya yaplarnda delik delmek, salam yaplara oranla çok daha zordur. Ar eklemli, süreksizlik aralar açk bölgelerde delik delmek beraberinde birçok sorun getirir. Bu formasyonlarda delik delme ilemi srasnda delici ucun skmas delinebilirliin dümesi açsndan en büyük etkendir. Eklem sistemlerindeki en önemli karakteristik özellik, süreksizlikler arasndaki mesafedir. Kayann delinebilirlii, bu mesafeye baldr. Süreksizlikler aras mesafe, kaya kütlelerinin kalitelerinin snflandrlmasnda kullanlan önemli bir parametredir. Bu mesafe azaldkça, delme ortamnn süreklilii de azalacak, bunun sonucunda, delinebilirlikte azalacaktr. Yaplan aratrmalarda elde edilen sonuçlara göre, 1 metre ve üzerindeki süreksizlikler arasndaki mesafelerde, delme ilemi daha etkili olmaktadr. 50 cm ve altndaki mesafelerde ise, delinebilirlik çok düüktür (Hoseinie, 2008). Delinebilirlie etki eden süreksizlikler ile ilgili bir dier önemli özellikte, süreksizliklerin açklklar ve bu açklklar dolduran dolgu malzemesinin varldr. Aras kapal çatlarlar veya eklemlerin olduu durumlarn, delinebilirlik üzerine çokta olumsuz bir etkisi yoktur. Açk eklemlerin bulunmas, delici uçlarn eksenden sapmasna, temizlik elemanlarnn (basnçl hava, su) buralardan kaçmasna ve delici uçlarn kilitlenmesine neden olmaktadr. Süreksizlikleri dolduran dolgu malzemesi ana kayaçtan daha yumuaksa, delici uçlar bu süreksizliklerin açsnda devem etmek isteyeceklerinden dolay, delinebilirlik azalacaktr. Tam tersi durumlarda ise delinebilirlik etkilenmeyecektir. Ksacas süreksizlik dolgu malzemesinin delme ilemi yaplan kayadan daha sert yada ayn sertlikte olmas delinebilirlie olumsuz bir etki yapmayacaktr. Yaplan deneyler, daha küçük yapl dolgu malzemelerinin olduu süreksizliklerde delinebilirliin olumsuz yönde etkilendii görülmütür. Bu gibi durumlarda, delik dibindeki ufalanm kayacn dar çkmas zorlamaktadr ve sonuçta yine delinebilirlik olumsuz yönde etkilenmektedir.

6 Tablo 2.5 Kaya formasyonu ile delinme arasndaki iliki (Wilbur, 1982) Delinme durumu Formasyon Hzl Masif (Kat yada youn damarsz) Orta Hzl Tabakal (1nce yatay süreksizliklerle bölünmü kaln tabakalar) Orta 1nce tabakal (Yatay süreksizlikler le bölünmü ince tabakalar) Orta - Yava Damarl (Birçok açk yatay ve düey süreksizlikler bulunmakta) Yava Blok ekilli (Her yönde aras açk yada dolgu malzemeli birçok süreksizliklerin bulunduu durum) Eklemlerin eimi de delinebilirlii etkileyen faktörlerdendir. Eklemler deliin sapmasna ve bunun sonucunda delme yükü ile delinme performans olumsuz yönde etkilenir. Dolgu malzemesi ile dolmu eklem takmlarnda eime bal olarak delme ilemi srasnda ve sonrasnda, delik içine dolabilir buda delici ucun skmasna neden olabilir. Yaplan deneyler sonucunda, delik istikameti ile eklem yüzeyi arasndaki aç artar ise, delinebilirlik kolaylaabilir. Süreksizliklerin içinde birde daha küçük boyutlu krk ve çatlaklar (mikro çatlak) da sayabiliriz. Delinebilirlik tanmnda krklar, bir çekiç darbesi ile kayacn nasl krlacan ifade eder. Masif krksz kayalar daha yava delinirken, dayanmsz kayalar daha hzl delinmektedir. Tablo 2.6 da krlma tipine göre delinme hzlar verilmitir. Tablo 2.6 Krlma ekline göre delinme durumu (Wilbur, 1982) Delinme Durumu Hzl Orta Hzl Orta Orta Yava Yava Kaya çeidi ve krlma ekli Çekiçle hafifçe vurulduunda, küçük parçalara dalma Gevrek (Hafif çekiç darbesi ile kolayca krlma) Dilimli (Çekiçle vurulduunda dilimlere ayrlr) Salam (Sert çekiç darbelerinde bile krlmaya dayankl) Dövülebilir (Kaya, çekiç darbeleri altnda krlma özellii göstermek yerine (sac levha eklinde) düzlenmektedir.

7 Bu özeliklerin dnda kayaç yapsna bal olarak delinebilirlii etkileyen dier faktörler ise; kuvars mineralini içerme oran, porozite, anizotropi, su içerii dir. Delinebilirlie etki eden balca faktörleri inceledikten sonra, bir sonraki bölümde delinebilirlik tayini için gerekli olan DRI (Drilling Rate Index) yani delinme oran endeksi ile belirli kaya mekanii deneylerinin açklamas yaplmtr.

BÖLÜM ÜÇ DELNEBLRLK TAYNNDE YAPILAN DENEYLER Delinebilirlik tayini deneylerinde; delinebilirlik ile ilgili kesin sonuçlar veren deneyler; delinebilirlik oran, DRI (Krlganlk, Brittleness ile Sievers J, minyatür delik delme) deneyleri, kayaçlarn dier özelliklerine bal deneylerin (tek eksenli basnç dayanm, porozite, shore sertlik deerleri, birim hacim arlklar ve deformasyon deneyi) yaplmas kayaç özellikleri ile delinebilirlik arasndaki ilikiyi vermesi açsndan yaplmas gereklidir. Bu bölümde yaplan laboratuar deneylerinin tanm yaplmtr. Bir sonraki bölümde ise deneylerdeki çalmalar ve deney sonuçlar verilmitir. 3.1 Birim Hacim A$)rl)k Deneyi Birim hacim arlk, kayaç (numune) toplam arlnn, kayacn toplam hacmine bölünmesi ile bulunmaktadr. Sembolü d harfi yada uluslar aras kullanmda Yunan Alfabesi n den (rho) harfidir. m d = v veya W = V m veya W : Numunenin toplam arln, v veya V : Numunenin toplam hacmini, eklinde formüle edilir. Burada; d veya : Birim hacim arln göstermektedir. Birimi 3 gr / cm veya 3 ton / m olarak ifade edilir. Numune tane hacimleri; V V : Numune tane hacmini, M SAT : Numunenin suya doygun haldeki arln, M SAT M = SUB formülü ile hesaplanr. Burada; M SUB : Numunenin su içindeki batk kütlesinin arln, W : Suyun younluu dur. W 8

9 Düzgün ekilli numunelere yada düzgün geometrik ekli olmayan numunelerde birim hacim arlk ölçülebilir. Delinebilirlik deneylerinde düzgün ekilli küp ve silindirik numuneler kullanld için, geometrik ekli düzgün olmayan numunelerin birim hacim arlk ölçümlerine deinilmemitir. Düzgün ekilli numunelerin birim hacim arlklarnn tayininde küp eklinde ya da silindirlik numuneler kullanlr. Boyutlar 0,1 mm duyarllkla ölçülen numunelerin hacimleri hesaplanr. Sonra 105±5 o C scaklktaki etüvde deimez arla (8 er saatlik aralklarla yaplan arlk ölçümlerinde, arlklar aras fark numune arlnn % 0,1 in den az ise deimez arlktr) gelene kadar kurutulur. Daha sonra oda scaklnda nem almayacak ekilde (desikatör) soutulan numunelerin arllar ölçülür. Numunenin kuru arlnn numune hacmine oran birim hacim arln vermektedir. En az 3 numune kullanlarak elde edilen younluk deerlerinin ortalamas alnarak ortalama numune younluu hesaplanr. Birim hacim arlk deneylerinin yannda delinebilirlie etkisinden dolay gözeneklilik (porozite) ve buna bal boluk hacmi ve boluk oranlarnn hesaplanmasnda fayda vardr. 3.1.1 Boluk Hacminin Bulunmas Boluk hacmi, kayaç numunelerinin, kuru arlklar ile suya doygun arlklar arasndaki farktan bulunur. 105 ± 5 o C scaklktaki bir etüvde deimez scakla gelene kadar kurutulan numuneler daha sonra vakumda yada normal artlarda suya doygun hale getirilir. 24 saat suda bekletilen numunelerim belirli aralklarla arlklar ölçülür. Elde edilen deerler arasndaki fark % 0,1 den az ise numune deimez arla ulam doygun hale gelmi saylr. Doygun numune arl ile kuru numune arl arasndaki farkn suyun younluuna bölünmesi boluk hacmini verecektir. Boluk hacmi VV ile gösterilmektedir. V W W doy kuru V =, formülü ile hesaplanmaktadr. Burada, su W doy : Numunenin suya doygun halinin arl,

10 W k : Kuru numunenin arl, su : Suyun birim hacim arl, V V : Boluk hacmidir. Birimi 3 cm dür. 3.1.2 Porozitenin Bulunmas Porozite; boluk hacminin, numune hacmine oranlanmas ile elde edilir. Yüzde (%) olarak ifade edilir. VV n = x100, formülünden hesaplanr. Burada; V V V : Boluk hacmi, V : Numune hacmi, n : Porozite dir. 3.1.3 Boluk Orannn Bulunmas Boluk oran, gözenekliliin kayaca oran olarak tanmlanabilir. n e = formülü ile hesaplanr. Burada, 100 n n : Porozite, e : Boluk oran dr. 3.2 Shore Skleroskopu ile Yüzey Sertli$inin Ölçülmesi Belirli bir arla (X 2,40 gr) sahip elmas yada sertletirilmi metal uçlu bir çekice, sabit bir (X 25 cm) yükseklikten yatay durumda konumlandrlm bir numune üzerinde serbest düme yaptrlr. Bu çekiç, örnein yapsna göre enerjisinin bir ksmn yüzeyde deformasyon oluturacak ekilde numuneye aktarr kalan enerjisi ile de numune üzerinden zplar. Çekicin zplama yükseklii skleroskobun kadranndan okunur. Bu kadran skleroskobun tipine göre deikenlik göstermektedir. Baz tiplerde 100 bölümlü, bazlarnda ise 140 bölümlü olmaktadr. Zplama

11 yükseklii, shore sertlii olarak kabul edilir. Deney yapmadan önce skleroskop ile birlikte gelen referans çubuklar ile skleroskobun kalibrasyonu kontrol edilmelidir. Yine deneylere balamadan önce, skleroskobun üzerinde bulunduu yüzeye tam oturmas gerekmektedir. Bunun için kenarlarda bulunan su terazileri ile skleroskobun tam düey konuma getirilmesi gerekmektedir. Aksi takdirde, yaplan okumalar yanl olacaktr. Shore sertlii ölçülecek numunelerin yüzeyleri pürüzsüz olmaldr. Pürüzlü yüzeylerde yaplan ölçümler, numunelerin gerçek shore deerlerinden düük deerler verecektir. Numuneler pratikte her noktada homojen bir yap göstermeyecei için numunelerden en az 40 okuma yaplmas uygundur. Bunun için numune yüzeyleri 5 mm aralklara bölünerek numune yüzeyinin farkl noktalarndan ölçümler yaplmaldr. Ölçüm yaplacak numunelerin, en az 10 cm 2 yüzey alanna ve 1 cm kalnla sahip olmas gerekmektedir. Shore sertlik deeri yaplan ölçümlerin ortalamas olarak kabul edilir. 3.3 Tek Eksenli Bas)nç Dayan)m), Deformasyon ve Spesifik Tahrip Enerjisi Kaya numunelerinde basnç dayanm, üzerine uygulanan basnç kuvvetine kar, kayarln krlmadan önceki dayanma yetenei olarak tanmlanr. Ksacas kayaçlarn krlmaya kar gösterdikleri dirençtir. Düzgün geometrik ekilli numunelerin basnç dayanmlarnn bulunmasnda kullanlan en yaygn yöntemdir. Uygulamas kolay bir deney olmasna karn kullanlan numunelerin özenle hazrlanmas gereklidir. Deneyde kullanlacak numuneler, silindirik yada küp eklinde olmaldr. Silindirik numuneler, NX karot çapndan (54 mm) küçük olmamaldr. Numunelerin boy / çap oran 2 2,5 olmaldr. Numunelerin alt ve üst yüzeyleri pürüzsüz ve düz olmaldr. Numunelerin yan yüzeyleri düz olmal, boyutlar her yönde 0,3 mm den fazla sapma göstermemelidir. Numune ile deney plakalar arasnda herhangi bir madde bulunmamaldr. Aksi takdirde elde edilen tek eksenli basnç deerleri yanl olacaktr. Numunelerin doal su içerikleri ile deneylerin yaplmas önemlidir. Çünkü kurutulmu numuneler veya suya doygun numuneler deney sonuçlarnn artmasna

12 yada azalmasna neden olacaktr. Numunelerin yükleme hz belirli bir seviyede (0,5 MPa / sn) olmaldr. Ar hzl yüklemelerde numuneler çok daha fazla direnç göstereceinden, elde edilen bulgular yanltc olmaktadr. Küp ekilli numunelerde ise boyutlar 7 cm 7 cm 7 cm olmal, yükleme hz ise 0,2 0,5 MPa/sn civarnda olmaldr. Tek eksenli basnç dayanmna etki eden faktörler; süreksizlikler, su içerii, çimentolanma derecesi, izotropluk, boy / çap oran, yükleme hz, numunelerin alt ve üst yüzeylerinin nitelikleridir. Tek eksenli basnç dayanm; = P : Numunenin krld anda üzerinde bulunan yük, P A A: Yükün uyguland yüzeyin alan, : Basma dayanmdr. formülünden hesaplanr. Burada; Genellikle, kg / cm 2 cinsinden hesaplanr. Tek eksenli basnç dayanm deneyleri ile birlikte deformasyon deneyide yaplabilir. Bunun için, tek eksenli basnç deneyi numunelerine strain gauge denilen mikro dirençler, yatay ya da düey yönde yaptrlmaldr. Üzerine strain gauge yaptrlan numuneler, üzerilerine yük almaya baladklarnda hem yatay yönde hem de düey yönde bir miktar boyutsal deiime urar. Yatay yönde bir genileme olurken düey yönde bir ksalma meydana gelmektedir. Deformasyon cisme üç ayr ekilde etki etmektedir. Birincisi; elastik deformasyon denilen, cisme etki eden kuvvetin kaldrlmas ile deformasyonun kalkmas durumudur. 1kincisi; plastik deformasyon olup, burada cisme etki eden kuvvet kalksa da deformasyon ortadan kalkmayacaktr. Üçüncü durum ise viskoz deformasyonda ise, cisme etki eden kuvvet kalksa dahi cismin deformasyonunun sürekli artmas eklidir. Kaya mekanii deneylerinde çallan, numuneler ise elastik deformasyon ile plastik deformasyon arasnda elasto plastik deformasyon özellik göstermektedir. Burada cisme etkiyen kuvvet kalknca deformasyonun bir ksm ortadan kalmakta bir ksm da cisim üzerinde kalmaktadr. 7ekil 3.1 de tek eksenli basnç dayanm ile oluan deformasyon gösterilmitir.

13 P A [D H [H = P A eksenel çapsal H = H D = D D v = H 1 m = v D E = 7ekil 3.1 Tek eksenli basnç dayanm deneyi ve oluan deformasyonun ematik gösterimi. Birim uzunluu L kadar olan bir numune, düey dorultuda üzerine etkiyen yük nedeni ile [l kadar ksalmaktadr. Ksalma miktarnn tüm boya oranna deformasyon denir ve \ ile gösterilir. Yük ekseni dnda kalan dier iki eksendeki boy deiiminin birbirine oran Poisson orann ( v ) vermektedir. Bu orann tersine ise Poisson says ( m ) denir. Gerilme ile deformasyonun birbirine oranna da Elastisite Modülü veya Young Modülü denir. E =, formülü ile gösterilir. Birimi kg / cm 2 dir. Deformasyon, delinebilirlik deneylerinde kayacn davrann kavrayabilmek açsndan önemlidir. Deformasyon deneyi ile bulunabilecek bir dier kavram ise spesifik tahrip enerjisi (Destruction Specific Energy, SE DES ) kavramdr. Delinebilirlik kavramna referans olabilecek bir kavram olan spesifik tahrip enerjisi (SE DES), deformasyon deneyi sonunda elde edilen ] \ grafiinin altnda kalan alan olarak hesaplanr (Ersoy,

14 2003). Daha açk ifadeler ile tanmlamak gerekirse, kaya içinde yeni yüzeyler ya da yeni çatlaklar için gereken enerji miktardr. Birimi genellikle kj/m 3 olarak ifade edilir. 7ekil 3.2 Tek eksenli basnç dayanm ve deformasyon deney düzenei

15 7ekil 3.3 Tek eksenli basnç dayanm deneyi sonunda numunede meydana gelen krlmalar 7ekil 3.4 Tek eksenli basnç dayanm ve deformasyonun ölçülmesi için kurulan düzenek

16 Krlma öncesi bölge Krlma sonras bölge ] Krlma Noktas Tek eksenli basnç dayanm (Deformasyon) Gerilme Spesifik tahrip enerjisi SE des = ] d \ Deformasyon 7ekil 3.5 Gerilme Deformasyon erisine bal spesifik tahrip enerjisi grafii (A. Ersoy) Buraya kadar, delinebilirlik deneylerine yardmc olacak deneyler anlatlmtr. Bundan sonra anlatlacak deneyler delinebilirliin tayini için yaplacak ana deneylerdir. 3.4 Delinebilirlik Oran) ndeksi (DRI, Drilling Rate Index) DRI ya da delinme oran indeksi, Norveç TeknolojiEnstitüsü (Norwegian Institu of Technology) SINTEF de 1960 l yllardan itibaren kayaçlarn delinebilirlik için yaplan çalmalarn toparlanmas ile gelitirilmitir. 1988 yllndan itibaren 1skandinav ülkelerinde delinebilirlik konusunda standart bir dene haline gelmitir Bu indeks Krlganlk ve Minyatür delme (Sievers) testleri sonucunda elde edilen verilerin delinebilirlik oran indeks grafiinden bulunmaktadr. Bu iki deneyde kullanlan deney aletlerinin orijinali Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi SINTEF Kayaç ve Zemin Mekanii Laboratuvarnda (Norvegian University of Science and Technology (NTNU) SINTEF Rock and Soil Mechanics) bulunmaktadr. Bu deney öntemi özellikle sert kayaç kazlarndaki delme performansnn tahmininde kullanlmaktadr (Yaral, Soyer, 2007).

17 3.4.1 Krlganlk (Brittleness) Testi Devam eden darbelerle kayann krlmaya kar olan direncinin ölçüldüü bir deneydir. Test metodu 1943 ylnda, N. von Matern ve A. Hjelmer tarafndan 1sveç te gelitirilmitir. Çeitli kullanm amaçlar için, testin, birkaç modifiye edilmi versiyonu gelitirilmitir. Bu standartta tanmlanan Krlganlk (Brittleness) testi 1950 lerin sonundan beri kaya delinebilirliinin tayininde kullanlmaktadr (Dahl, 2003). Brittleness deneyinde kullanlacak numuneler çene açkl 13,6 mm ye ayarlanm bir çeneli krcdan elde edilmektedir. Çeneli krcdan elde edilen malzeme 11,2 mm ve 16 mm lik elekler (ekil 3.6) ile elenmektedir. 16 mm nin üzerinde kalan malzeme gerekirse tekrar krlmak üzere çeneli krc için ayrlabilir. 11,2 mm altna geçen malzeme ise gerekirse younluk deneyi için muhafaza edilebilir. 11,2 mm 16 mm fraksiyonu arasndaki malzeme ise Brittleness deneyinde kullanlmak üzere ayrlmaldr. Havana konacak malzemenin arl, G = x500 formülü ile hesaplanr. 2,65 Burada; G, havana konacak malzemenin arln (gr), ^, havana konacak malzemenin younluunu göstermektedir (Dahl, 2003). Çallan malzeme toz malzeme olmad için, tam anlam ile gramaj tutturmak zor olacandan dolay bu formülden elde edilen arla mümkün olduunca yakn arlk deerleri numune arl olarak almak yeterlidir. 11,2 mm 16 mm arasndaki çeneli krcdan elde edilmi ve arl hesaplanm malzeme Brittleness test cihaznn havan ksmna yerletirilir. Havan ksmna yerletirilen malzeme üzerine 25 cm yükseklikten 14 kg arla sahip tokmak 20 kere düürülür. 20 darbenin sonunda havandaki malzeme 11,2 mm elek açklna sahip elekte tekrar elenir. 11,2 mm fraksiyonu altna geçen malzemenin yüzde olarak deeri Krlganlk (Brittleness) deerini verir. Bu ilemin en az üç farkl numune üzerinde yaplmas gerekmektedir. Brittleness deeri ise numunelerden elde edilen

18 11,2 mm altna geçen malzemenin yüzdelerinin ortalamasdr. 7ekil 3.7 de Brittleness test cihaz, ekil 3.9 da ise krlganlk test ileminin emas gösterilmitir. 7ekil 3.6 Krlganlk (Brittleness) deneyinde kullanlan elekler (16 mm ve 11,2 mm)

19 7ekil 3.7 Krlganlk (Brittleness) test cihaz 7ekil 3.8 Krlganlk (Brittleness) test cihaz havan eleman

20 7ekil 3.9 Brittleness testinin ematik görünüü (Dahl, 2003) 3.4.2 Sievers J Minyatür Delme Testi DRI tayininde Sievers J Deeri hesaplanmasnda Sievers in minyatür delme testi yaplr. Bu test kayann yüzey sertliinin (ya da oyulmaya kar direncinin) ölçülmesinde kullanlr. Bu test metodu 1950 lerde H. Sievers tarafndan gelitirilmitir (Dahl, 2003). Sievers J deneyinde kullanlacak numuneler, bçakl bir elmas testere yardm ile 25 30 mm kalnlnda dilimler halinde kesilir. Uzunluk ve genilik 50 100 mm arasnda olmaldr. Numunenin kesilen yüzeyleri paralel olmal, pürüzsüz olmal ve foliasyonlu kayaçlar için foliasyon düzlemine dik olmaldr. Sievers J minyatür delme deneyinde kullanlacak uçlar; 110 o giri açsna, 8,5 mm kalnla sahip olmal ve tungsten karbid olmaldr.

21 Sievers in minyatür delme cihazna yerletirilen numune, ekil 3.11 de görüldüü gibi üstüne bal 20 kg lk arlkla delici ucun üzerine oturtularak serbest braklr. Numune üzerinde daha önce 4 8 adet arasnda iaretlenen noktalar üzerinde delme ilemi balatlr. Noktalarn iaretlenmesi, kayann yapsna göre seçilmelidir. Delme noktalar, kayann görsel incelemesine göre, yumuak ve sert tabakalarda konumlanmaldr. Örnein, % 60 sert malzemeden ve % 40 yumuak malzemeden oluan bir numunede, 3 delik sert tabakada, 2 delik ise yumuak tabakada oluturulur (Dahl, 2003). Üzerinde serbest olarak bulunan 20 kg arlkla numune delinmeye balanr. Sievers J Deeri, 1/10 mm de, minyatür keskilerin dakikada 200 dönüü sonrasnda ölçülen delik derinliidir. Ortalama Sievers J Deeri ise 4 8 delikten elde edilen test sonuçlarnn ortalamasdr (Dahl, 2003). 7ekil 3.14 de minyatür delik delme cihaznn ematik görünüü verilmitir. 7ekil 3.10 Sievers J minyatür delik delme cihaz

22 7ekil 3.11 Sievers J cihaz; delici uç deney numunesini delerken 7ekil 3.12 Üzerinde dört delme yaplm numune

23 7ekil 3.13 Sievers J minyatür delik delme cihaznda kullanlan delici uç 3.4.3 Delinebilirlik Oran (DRI) Tayini Delinebilirlik orannn tayini, Brittleness testi ve Sievers minyatür delme deneyi sonrasnda elde edilen deerlerin ekil 3.15 de ki grafikten kesitirilmesi ile bulunmaktadr. Burada Sievers J deerleri on ile çarplarak grafikte aranmaldr. Grafiin alt ksmnda krlganlk deerleri, tablo içinde ise minyatür delme deerleri bulunmaktadr. Deneylerin yapld anda, verilen salkl olarak elde edilebilmesi için multimedya platformlardan yararlanlmtr. Sievers minyatür delik delme makinasna balanan mikrometre komparatör ile mikrometre hasassiyetle delik derinlii ölçülebilmektedir. Yardmc elemanlar ve balant kutusu ile bilgisayara balanan komparatör, 7ekil 3.16 da görülmektedir. Bu düzenek sayesinde hasas veri elde etmek mümkün olabilmektedir. Delinebilirlik tayini deneylerinde yaplacak ilemler genel hatlar ile anlatlmtr. Bir sonraki bölümde, deney sonuçlarnn hesaplanmas ve karlatrlmas yaplacaktr.

24 7ekil 3.14 Minyatür delme (Sievers J) cihaznn ematik görünüü (Dahl, 2003) 7ekil 3.15 Delinebilirlik oran (DRI) tayininde kullanlan diyagram (Dahl, 2003)

7ekil 3.16 Sievers minyatür delik delme makinasndan alnan verilerin bilgisayara tanmas 25

BÖLÜM DÖRT YAPILAN DENEYLERN SONUÇLARI Bu bölümde çeitli bölgelerden elde edilen silindirik ve küp ekilli numunelere uygulanan porozite, birim hacim arlk, shore sertlii, tek eksenli basma dayanm, deformasyon, spesifik tahrip enerjisi ile delinme oran deneylerinden elde edilen sonuçlar yorumlanacaktr. Tablo 4.1 Deneylerde kullanlan numunelerin tanm Numunenin Geldi$i Bölge Numunenin Tan)m) Numunenin 9ekli 1zmir (Çimenta) 8. Basamak Karot 1zmir (Çimenta) 10. Basamak Karot Mula - Fethiye Fethiye Bej Küp Karot Mula - Fethiye Fethiye Kahve Küp Mula - Fethiye Fethiye Rose Küp Antalya - Ka Likya - Bej Küp Gümühane Yeil Bazalt Karot Bergama Granit Karot 4.1 Numunelerin Fiziksel Özellikleri Bir önceki bölümde anlatlan hesaplama yöntemleri ile elde edilen, numune fiziksel özelliklerine ilikin deerler Tablo 4.3 de, fiziksel özelliklerin ortalamas ise Tablo 4.2 de gösterilmitir. Tablo 4.2 Deneylerde kullanlan numunelerin fiziksel deerleri (ortalama) Numune Tanm Birim Hacim Porozite (%) Boluk Oran Arlk (gr/cm 3 ) Çimenta 8. Basamak 2,68 0,69 0,007 Çimenta 10. Basamak 2,66 1,54 0,016 Mula Fethiye Bej 2,69 0,37 0,0037 Mula Fethiye Rose 2,69 0,17 0,0017 Mula Fethiye Kahve 2,67 0,42 0,0044 Antalya Ka Likya Bej 2,55 4,27 0,044 Yeil Bazalt 2,54 5,56 0,059 Granit 2,62 0,92 0,0093 26

27 Tablo 4.3 Deneylerde kullanlan numunelerin fiziksel özellikleri Numune Tanm ve No Kuru Arlk (gr) Suya Doygun Arlk (gr) Tane Hacmi (cm 3 ) Birim Hacim Arlk (gr/cm 3 ) Boluk Hacmi (cm 3 ) Porozite (%) Boluk Oran Çimenta 8. Basamak No: 15 670,77 673,43 251,24 2,67 2,66 1,06 0,011 Çimenta 8. Basamak No: 4 639,83 641,38 238,41 2,68 1,55 0,65 0,0065 Çimenta 8. Basamak No: 1 570,64 571,40 212,30 2,69 0,76 0,36 0,0036 Çimenta 10. Basamak No: 9 593,77 597,72 224,90 2,64 3,95 1,76 0,018 Çimenta 10. Basamak No: 3 694,12 697,26 260,17 2,67 3,14 1,20 0,012 Çimenta 10. Basamak No: 1 711,33 715,74 267,96 2,66 4,14 1,65 0,017 Mula Fethiye Bej (Karot) No: 2 789,29 790,33 294,75 2,68 1,04 0,35 0,0035 Mula Fethiye Bej (Karot) No: 12 764,56 765,52 285,13 2,68 0,96 0,34 0,0034 Mula Fethiye Bej (Karot) No: 5 761,49 762,62 284,90 2,67 1,13 0,40 0,0040 Mula Fethiye Bej (Küp) No: 1 899,23 900,49 335,15 2,68 1,26 0,38 0,0038 Mula Fethiye Bej (Küp) No: 2 879,32 880,61 326,11 2,70 1,29 0,40 0,0040 Mula Fethiye Bej (Küp) No: 3 909,93 911,09 334,05 2,72 1,16 0,35 0,0035 Mula Fethiye Rose No: 1 959,79 960,27 356,85 2,69 0,48 0,13 0,0013 Mula Fethiye Rose No: 2 966,16 966,89 359,85 2,68 0,73 0,20 0,0020 Mula Fethiye Rose No: 3 966,35 966,99 359,87 2,69 0,64 0,18 0,0018 Mula Fethiye 1010,1 Kahve No: 1 7 1011,22 377,36 2,68 1,05 0,28 0,0028 Mula Fethiye Kahve No: 2 983,16 985,43 369,07 2,66 2,27 0,62 0,0062 Mula Fethiye Kahve No: 3 990,36 991,92 369,57 2,68 1,56 0,42 0,0042 Antalya Ka Likya Bej No: 1 919,42 936,17 355,37 2,59 16,75 4,71 0,049 Antalya Ka Likya Bej No: 2 903,13 920,99 353,89 2,55 17,16 4,85 0,051 Antalya Ka Likya Bej No: 3 867,57 878,71 343,71 2,52 11,14 3,24 0,033 Yeil Bazalt No: 1 746,34 762,58 294,27 2,54 16,24 5,52 0,058 Yeil Bazalt No: 2 747,88 764,32 294,26 2,54 16,44 5,59 0,059 Granit No: 1 715,38 717,92 273,11 2,62 2,54 0,93 0,0094 Granit No: 2 719,18 721,66 274,42 2,62 2,48 0,90 0,0091

28 4.2 Numunelerin Tek Eksenli Bas)nç Dayan)mlar) Deneylerde kullanlan numunelerin tek eksenli basnç dayanmlar aadaki tablolarda verilmitir. Tablo 4.4 1zmir Çimenta 8.basamak numunelerinin tek eksenli basnç dayanmlar Örnek Çap(cm) Boy(cm) Alan Yenilme (kg/cm 2 ) (MPa) No (cm 2 ) Yükü (kg) 5 5,4 10,80 22,90 15860 692,58 69,26 12 5,4 10,92 22,90 11540 503,93 50,39 21 5,4 11,22 22,90 16990 741,92 74,19 Ortalama (MPa) = 64,61 Tablo 4.5 1zmir Çimenta 10.basamak numunelerinin tek eksenli basnç dayanmlar Örnek Çap(cm) Boy(cm) Alan Yenilme (kg/cm 2 ) (MPa) No (cm 2 ) Yükü (kg) 22 5,41 11,12 22,99 8670 377,12 37,71 24 5,41 12,71 22,99 8990 391,03 39,10 Ortalama (MPa) = 38,41 Tablo 4.6 Mula Fethiye Bej numunelerinin tek eksenli basnç dayanmlar Örnek Çap(cm) Boy(cm) Alan Yenilme (kg/cm 2 ) (MPa) No (cm 2 ) Yükü (kg) 8 5,41 12,22 22,99 27200 1183,12 118,31 9 5,41 12,55 22,99 26380 1147,46 114,75 Örnek No Boyutlar Alan (cm 2 ) Yenilme Yükü (kg) (kg/cm 2 ) (MPa) B1 6,75 6,99 47,18 69610 1475,41 147,54 B2 6,95 6,89 47,89 75800 1582,79 158,28 Ortalama (MPa) = 134,72

29 Tablo 4.7 Mula Fethiye Rose numunelerinin tek eksenli basnç dayanmlar Örnek No Boyutlar Alan (cm 2 ) Yenilme Yükü (kg) (kg/cm 2 ) (MPa) R1 7,00 7,05 49,35 83170 1685,31 168,53 R2 7,00 7,20 50,40 90390 1793,45 179,35 R3 7,02 7,06 49,56 83610 1687,05 168,71 R4 6,90 7,00 48,30 78710 1629,61 162,96 Ortalama (MPa) = 169,89 Tablo 4.8 Mula Fethiye Kahve numunelerinin tek eksenli basnç dayanmlar Örnek No Boyutlar Alan (cm 2 ) Yenilme Yükü (kg) (kg/cm 2 ) (MPa) K1 7,20 7,21 51,91 76150 1466,96 146,70 K2 7,21 7,38 53,21 79580 1495,58 149,56 K3 7,17 7,20 51,63 79170 1533,41 153,34 Ortalama (MPa) = 149,87 Tablo 4.9 Antalya Ka Likya Bej numunelerinin tek eksenli basnç dayanmlar Örnek No Boyutlar (cm) Alan (cm 2 ) Yenilme Yükü (kg) (kg/cm 2 ) (MPa) A1 6,80 7,10 48,28 58560 1212,92 121,29 A2 7,09 7,21 51,12 61190 1196,99 119,70 A3 7,16 7,06 50,55 60820 1203,17 120,32 Ortalama (MPa) = 120,44 Tablo 4.10 Granit numunelerinin tek eksenli basnç dayanmlar Örnek Çap(cm) Boy(cm) Alan Yenilme Yükü (kg/cm 2 ) (MPa) No (cm 2 ) (kg) G1 5,40 12,04 22,90 36080 1575,55 157,56 G2 5,40 11,97 22,90 41360 1809,11 180,61 G3 5,40 12,30 22,90 44710 1952,40 195,24 Ortalama (MPa) = 177,80

30 Tablo 4.11 Yeil bazalt numunelerinin tek eksenli basnç dayanmlar Örnek Çap(cm) Boy(cm) Alan Yenilme (kg/cm 2 ) (MPa) No (cm 2 ) Yükü (kg) B1 5,39 12,96 22,82 24350 1057,05 105,71 B2 5,38 12,97 22,73 21970 966,56 96,66 B3 5,38 12,96 22,73 21640 952,05 95,21 Ortalama (MPa) = 99,19 4.3 Numunelerin Shore Sertlikleri ve Mohs Sertlikleri Deneylerde kullanlan numunelerin Shore sertlik deerleri aadaki tablolarda verilmitir. Tablo 4.12 Numunelerin Shore ve Mohs sertlik deerleri Numune Tanm Shore Sertlik Deerleri Mohs Sertlik Deerleri Çimenta 8. Basamak 61 3 3,5 Çimenta 10. Basamak 59 3 3,5 Mula Fethiye Bej 59 3 3,5 Mula Fethiye Rose 66 3 3,5 Mula Fethiye Kahve 61 3 3,5 Antalya Ka Likya Bej 47 3 3,5 Granit 93 6,5 7 Yeil Bazalt 57 5 5,5 4.4 Numunelerin Minyatür Delme (Sievers J), K)r)lganl)k (Brittleness) De$erleri ve Delinebilirlik Oran) (DRI) Tayini DRI tayini için, daha öncede belirtildii gibi, önce Brittleness deneyi ve Sievers J deneyi yaplmtr. Bu iki deneyden elde edilen veriler, DRI grafiinde kesitirildiinde numunelerin DRI yani delinebilirlik deerleri elde edilmitir.

31 4.4.1 Sievers J Minyatür Delme Deneylerinin Yaplmas Aadaki tablolarda minyaür delik delme deneylerinden elde edilen delik derinlikleri ve buna bal olarak delme zaman delme derinlii grafikleri gösterilmitir. Tablo 4.13 Antalya Ka Likya Bej numunelerinin delinme derinlii Numune No 200 d/dak sonrasndaki delik derinlii (mm) 1 7,69 2 7,69 3 7,51 4 6,12 Sievers = 7,25 Antalya Ka Likya Bej Sievers Delinme Derinlii (mm) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Zaman (S) 7ekil 4.1 Antalya Ka Likya Bej numunelerinin delinme grafii

32 Tablo 4.14 Yeil bazalt numunelerinin delinme derinlii Numune No 200 d/dak sonrasndaki delik derinlii (mm) 1 8,91 2 9,37 3 7,82 4 8,19 Sievers = 8,57 Delme Derinlii (mm) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Bazalt Sievers 0 10 20 30 40 50 60 70 Zaman (s) 7ekil 4.2 Yeil bazalt numunelerinin delinme grafii Tablo 4. 15 Çimenta 8. Basamak numunelerinin delinme derinlii Numune No 200 d/dak sonrasndaki delik derinlii (mm) 1 5,26 2 5,42 3 6,94 4 6,30 Sievers = 5,98

33 Çimenta 8. Basamak Sievers Delme Derinlii (mm) 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Zaman (s) 7ekil 4.3 Çimenta 8. Basamak numunelerinin delinme grafii Tablo 4.16 Çimenta 10. Basamak numunelerinin delinme derinlii Numune No 200 d/dak sonrasndaki delik derinlii (mm) 1 2,45 2 2,01 3 4,97 4 5,10 Sievers = 3,63 Tablo 4.17 Mula Fethiye Bej numunelerinin delinme derinlii Numune No 200 d/dak sonrasndaki delik derinlii (mm) 1 3,80 2 4,55 3 6,50 4 6,49 5 3,74 Sievers = 5,02

34 Çimenta 10.Basamak Sievers 6 5 Delme Derinlii (mm) 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Zaman (s) 7ekil 4.4 Çimenta 10. Basamak numunelerinin delinme grafii Mula Fethiye Bej Sievers 7 6 Delme Derinlii (mm) 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Zaman (s) 7ekil 4.5 Mula Fethiye Bej numunelerinin delinme grafii

35 Tablo 4.18 Mula Fethiye Kahve numunelerinin delinme derinlii Numune No 200 d/dak sonrasndaki delik derinlii (mm) 1 5,33 2 6,35 3 5,26 4 5,21 Sievers = 5,54 Mula Fethiye Kahve Sievers 7 6 Delme Derinlii (mm) 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Zaman (s) 7ekil 4.6 Mula Fethiye Kahve numunelerinin delinme grafii Tablo 4.19 Mula Fethiye Rose numunelerinin delinme derinlii Numune No 200 d/dak sonrasndaki delik derinlii (mm) 1 5,78 2 4,18 3 4,50 4 4,77 Sievers = 4,81

36 Mula Fethiye Rose Sievers 7 6 Delme Derinlii (mm) 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Zaman (s) 7ekil 4.7 Mula Fethiye Rose numunelerinin delinme grafii Tablo 4.20 Granit numunelerinin delinme derinlii Numune No 200 d/dak sonrasndaki delik derinlii (mm) 1 1,04 2 0,58 3 0,25 4 0,99 Sievers = 0,72 Granit Sievers 1,2 1 Delme Derinlii (mm) 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Zaman (s) 7ekil 4.8 Granit numunelerinin delinme grafii

37 4.4.2 Krlganlk (Brittleness) Deneylerinin Yaplmas Brittleness testinden elde edilen sonuçlar aadaki tablolarda verilmitir. Burada G, havana konulan malzemenin arldr. Tablo 4.21 Çimenta 8. Basamak numunelerinin Brittleness deerleri Numune No 1 2 3 G % G % G % 11,2 mm 16 505,25 100 505,16 100 505,21 100 mm fraksiyonu > 11,2 mm 250,70 49,62 236,39 46,80 259,24 51,31 fraksiyonu < 11,2 mm 254,55 50,38 268,77 53,20 245,97 48,69 fraksiyonu Brittleness = 50,76 Tablo 4.22 Çimenta 10. Basamak numunelerinin Brittleness deerleri Numune No 1 2 3 G % G % G % 11,2 mm 16 501,53 100 501,49 100 501,43 100 mm fraksiyonu > 11,2 mm 262,67 52,37 268,98 53,64 275,30 54,90 fraksiyonu < 11,2 mm 238,86 47,63 232,51 46,36 226,13 45,10 fraksiyonu Brittleness = 46,36 Tablo 4.23 Mula Fethiye Bej numunelerinin Brittleness deerleri Numune No 11,2 mm 16 mm fraksiyonu > 11,2 mm fraksiyonu < 11,2 mm fraksiyonu Brittleness = 50,43 1 2 3 G % G % G % 506,86 100 506,70 100 507,17 100 244,11 48,16 254,67 50,26 255,01 50,28 262,75 51,84 252,03 49,74 252,16 49,72

38 Tablo 4.24 Mula Fethiye Rose numunelerinin Brittleness deerleri Numune No 1 2 3 G % G % G % 11,2 mm 16 507,59 100 507,55 100 507,37 100 mm fraksiyonu > 11,2 mm 242,51 47,78 262,72 51,76 232,85 45,89 fraksiyonu < 11,2 mm 265,08 52,22 244,83 48,24 274,52 54,11 fraksiyonu Brittleness = 51,52 Tablo 4.25 Antalya Ka Likya Bej numunelerinin Brittleness deerleri Numune No 1 2 3 G % G % G % 11,2 mm 16 480,40 100 480,15 100 480,60 100 mm fraksiyonu > 11,2 mm 118,51 24,67 93,27 19,43 103,39 21,51 fraksiyonu < 11,2 mm 361,89 75,33 386,88 80,57 377,21 78,49 fraksiyonu Brittleness = 78,13 Tablo 4.26 Mula Fethiye Kahve numunelerinin Brittleness deerleri Numune No 1 2 3 G % G % G % 11,2 mm 16 503,71 100 503,53 100 503,67 100 mm fraksiyonu > 11,2 mm 245,02 48,64 233,89 46,45 221,54 43,99 fraksiyonu < 11,2 mm 258,69 51,36 269,64 53,55 282,13 56,01 fraksiyonu Brittleness = 53,64

39 Tablo 4.27 Yeil Bazalt numunelerinin Brittleness deerleri Numune No 1 2 3 G % G % G % 11,2 mm 16 481,57 100 481,65 100 481,74 100 mm fraksiyonu > 11,2 mm 272,27 56,54 274,70 57,03 264,22 54,85 fraksiyonu < 11,2 mm 209,30 43,46 206,95 42,97 217,52 45,15 fraksiyonu Brittleness = 43,86 Tablo 4.28 Granit numunelerinin Brittleness deerleri Numune No 1 2 3 G % G % G % 11,2 mm 16 498,24 100 498,25 100 498,33 100 mm fraksiyonu > 11,2 mm 251,41 50,46 232,15 46,59 259,01 51,98 fraksiyonu < 11,2 mm 246,83 49,54 266,10 53,41 239,32 48,02 fraksiyonu Brittleness = 50,32 4.4.3 Delinebilirlik Oran (DRI) De-erlerinin Bulunmas Brittleness testi ve Sievers J minyatür delme testinden elde edilen veriler DRI tablosunda karlatrlmtr. Sonucunda elde edilen DRI deerleri tablo 4.29 da görülmektedir.

40 Tablo 4.29 Numunelerin Brittleness ve Sievers J deerlerine bal delinebilirlik deerleri Numune Tan)m) Brittleness S 20 Sievers J minyatür DRI (K)r)lganl)k) De$eri delme de$eri Çimenta 8. 50,76 5,98 59 Basamak Çimenta 10. 46,36 3,63 52 Basamak Mula Fethiye Bej 50,43 5,02 58,50 Mula Fethiye 53,64 5,54 62 Kahve Mula Fethiye 51,52 4,81 60 Rose Antalya Ka Likya 78,13 7,25 87,50 Bej Yeil Bazalt 43,86 8,57 54 Granit 50,32 0,72 48 Tablo 4. 30 DRI nn snflamas (Dahl, 2003) Snf DRI Oldukça düük a25 Çok düük 26-32 Düük 33-42 Orta 43-57 Yüksek 58-69 Çok yüksek 70-82 Oldukça yüksek b 83 4.5 Deformasyon Deneyleri ve Spesifik Tahrip Enerjisi Tayini Deformasyon deneylerinde elde edilen sonuçlar aadaki tablolarda verilmitir.

41 Tablo 4.31 Yeil Bazalt 1 numunesinin gerilme deformasyon tablosu Numune Yükseklii (cm) Numune Çap (cm) Yük (kg) Gerilme (MPa) Eksenel Deformasyon (x10-6 ) 12,96 53,82 0 0 0 815,23 3,58 170,651 1800,91 7,92 405,018 4210,22 18,51 1047,82 6035,47 26,53 1445,35 8079,74 35,52 1810,82 12545,50 55,15 2511,16 16609,70 73,01 3111,01 21708,20 95,42 3932,74 Tablo 4.32 Yeil Bazalt 2 numunesinin gerilme deformasyon tablosu Numune Yükseklii (cm) Numune Çap (cm) Yük (kg) Gerilme (MPa) Eksenel Deformasyon (x10-6 ) 12,96 53,81 0 0 0 1082,98 4,76 44,272 4806,47 21,14 485,812 8018,90 35,26 792,827 14017,90 61,64 1198,50 20905,10 91,93 1785,08 120 100 80 Yeil Bazalt - 1 y = 2E+06x 2 + 15672x R 2 = 0.9986 Gerilme 60 40 20 0 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 Düey Deformasyon 7ekil 4.9 Yeil Bazalt 1 numunesinin deformasyon grafii

42 Tablo 4.33 Yeil Bazalt 2 numunesinin gerilme deformasyon tablosu Numune Yükseklii (cm) Numune Çap (cm) Yük (kg) Gerilme (MPa) Eksenel Deformasyon (x10-6 ) 12,96 53,81 0 0 0 1082,98 4,76 44,272 4806,47 21,14 485,812 8018,90 35,26 792,827 14017,90 61,64 1198,50 20905,10 91,93 1785,08 Tablo 4.34 Mula Fethiye Bej 1 numunesinin gerilme deformasyon tablosu Numune Yükseklii (cm) Numune Boyutlar (cm) Yük (kg) Gerilme (MPa) Eksenel Deformasyon (x10-6 ) 6,91 70,69 68,82 0 0 0 2117,28 4,37 94,193 16123 33,29 706,121 30177,3 62,31 1160,80 50607,90 104,49 1753,15 70004,10 144,55 2273,51 76599,30 158,17 2511,56 Yeil Bazalt - 2 120 100 y = 6E+06x 2 + 43073x R 2 = 0.9959 80 Gerilme 60 40 20 0 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 Düey Deformasyon 7ekil 4. 10 Yeil Bazalt 2 numunesinin deformasyon grafii

43 180 160 140 120 y = 9E+06x 2 + 43568x R 2 = 0.9989 Mu)la Fethiye Bej - 1 Gerilme 100 80 60 40 20 0 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 Düey Deformasyon 7ekil 4.11 Mula Fethiye Bej 1 numunesinin deformasyon grafii Tablo 4.35 Granit 1 numunesinin gerilme deformasyon tablosu Numune Yükseklii (cm) Numune Çap (cm) Yük (kg) Gerilme (MPa) Eksenel Deformasyon (x10-6 ) 11,97 53,96 0 0 0 1229 5,37 195,087 10099,70 44,16 749,343 17084,30 74,70 1128,48 25334,40 110,78 1689,17 31248,10 136,63 2104,31 39340 172,02 2656,72

44 y = 548242x 2 + 63294x R 2 = 0.9937 Granit - 1 Gerilme 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 Düey Deformasyon 7ekil 4.12 Granit 1 numunesinin deformasyon grafii Tablo 4.36 Granit 2 numunesinin gerilme deformasyon tablosu Numune Yükseklii (cm) Numune Çap (cm) Yük (kg) Gerilme (MPa) Eksenel Deformasyon (x10-6 ) 12,03 54,01 0 0 0 2567,51 11,21 315,029 10172,70 44,40 956,91 20150,70 87,96 1579,35 30116,50 131,46 2132,55 43732,80 190,89 4030,61

45 Granit - 2 250 200 y = -7E+09x 3 + 3E+07x 2 + 19027x R 2 = 0.999 Gerilme 150 100 50 0 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 Düey Deformasyon 7ekil 4.13 Granit 2 numunesinin deformasyon grafii Tablo 4.37 Mula Fethiye Kahve 1 numunesinin gerilme deformasyon tablosu Numune Yükseklii (cm) Numune Boyutlar (cm) Yük (kg) Gerilme (MPa) Eksenel Deformasyon (x10-6 ) 7,35 7,16 7,21 0 0 0 3078,57 5,96 152,391 10075,30 19,52 516,027 21026,80 40,73 970,835 40970,60 79,36 1381,63 61109,10 118,38 1711,11 72510,80 140,47 3252,36 Tablo 4.38 Mula Fethiye Kahve 2 numunesinin gerilme deformasyon tablosu Numune Yükseklii (cm) Numune Boyutlar (cm) Yük (kg) Gerilme (MPa) Eksenel Deformasyon (x10-6 ) 7,30 7,17 7,20 0 0 0 8663,81 16,78 421,045 20734,70 40,17 849,185 35409,70 68,59 1312,66 55426,50 107,37 1914,87 69493 134,62 2405,54

46 Mu)la Fethiye Kahve - 1 160 140 y = -5E+13x 4 + 2E+11x 3-2E+08x 2 + 88108x R 2 = 0.9922 120 100 Gerilme 80 60 40 20 0 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 Düey Deformasyon 7ekil 4.14 Mula Fethiye Kahve 1 numunesinin deformasyon grafii Mu)la Fethiye Kahve 2 160 Gerilme 140 120 100 80 60 40 20 0 y = 5E+06x 2 + 45264x R 2 = 0.9958 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 Düey Deformasyon 7ekil 4.15 Mula Fethiye Kahve 2 numunesinin deformasyon grafii

47 Tablo 4.39 Antalya Ka Likya Bej 1 numunesinin gerilme deformasyon tablosu Numune Yükseklii (cm) Numune Boyutlar (cm) Yük (kg) Gerilme (MPa) Eksenel Deformasyon (x10-6 ) 7,03 7,16 7,06 0 0 0 7033,27 13,91 788,754 15052,20 29,77 1451,65 30080 59,48 2172,75 40751,60 80,58 2568,57 50656,50 100,17 2898,45 59563,70 117,78 3266,81 Antalya Ka Likya Bej - 1 140 120 100 y = 9E+06x 2 + 8596.1x R 2 = 0.9978 Gerilme 80 60 40 20 0 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 Düey Deformasyon 7ekil 4.16 Antalya Ka Likya Bej 1 numunesinin deformasyon grafii Tablo 4.40 Antalya Ka Likya Bej 2 numunesinin gerilme deformasyon tablosu Numune Yükseklii (cm) Numune Boyutlar (cm) Yük (kg) Gerilme (MPa) Eksenel Deformasyon (x10-6 ) 7,09 7,09 7,21 0 0 0 8067,57 15,79 1376,12 20406,20 39,96 2385,31 30420,70 59,57 2844,98 45059,10 88,23 3382,81 59940,90 117,37 4018

48 y = 4E+08x 3 + 6E+06x 2 + 2085.4x R 2 = 0.9961 140 Antalya Ka Likya Bej - 2 120 100 Gerilme 80 60 40 20 0 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 Düey Deformasyon 7ekil 4. 17 Antalya Ka Likya Bej 2 numunesinin deformasyon grafii Tablo 4.41 Mula Fethiye Rose 2 numunesinin gerilme deformasyon tablosu Numune Numune Yük (kg) Gerilme Eksenel Yükseklii Boyutlar (cm) (MPa) Deformasyon (cm) (x10-6 ) 7,04 6,98 7,14 0 0 0 9016,69 18,08 131,766 25918,40 51,97 606,279 36796,90 73,79 896,347 50997,30 102,26 1280,48 65745,20 131,83 1657,64 77755,30 155,92 1992,12 90957,90 182,39 2343,27 95168,10 190,83 2447,06

49 Mu)la Fethiye Rose - 2 250 200 y = -4E+06x 2 + 86196x R 2 = 0.9978 Gerilme 150 100 50 0 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 Düey Deformasyon 7ekil 4.18 Mula Fethiye Rose 2 numunesinin deformasyon grafii Tablo 4. 42 Numunelerin SE DES deerleri Numune Tanm Spesifik Tahrip Enerjisi Ortalama SE DES (kj/m 3 ) Mula Fethiye Bej 1 185,29 185,29 Mula Fethiye Rose 2 238,54 238,54 Mula Fethiye Kahve 1 165,32 Mula Fethiye Kahve 2 150,12 157,72 Antalya Ka Likya Bej 1 153,23 Antalya Ka Likya Bej 2 172,76 162,99 Granit 1 226,35 Granit 2 317,53 271,94 Yeil Bazalt 1 160,31 Yeil Bazalt 2 165,99 163,15 Deformasyon erilerinin altnda kalan alannn hesaplanmas ile spesifik tahrip enerjisi bulunmu. Atc ve Ersoy un 2008 de yapt çalmada spesifik tahrip enerjisi belirli integral yöntemi ile hesaplanmtr.

50 4. 6 Deney Sonuçlar)n)n De$erlendirilmesi Deneylerden elde edilen verileri incelerken delinebilirlie etki eden faktörler olarak ele alacak olursak, delinebilirlik deerini (DRI); porozite, younluk, boluk oran, shore sertlik deeri, tek eksenli basnç dayanm, deformasyona bal spesifik tahrip enerjisi ile karlatrmak gereklidir. Bu proje kapsamnda kayacn belirli fiziksel özellikleri, Brittleness ve Sievers J minyatür delme testlerinden elde edilen DRI deerleri ile karlatrlmtr. Deney numunelerinin DRI deerleri Tablo 4.30 daki snflamaya göre, Çimenta 8. Basamak numuneleri yüksek, Çimenta 10. Basamak numuneleri orta, Mula Fethiye Kahve, Bej ve Rose numuneleri yüksek, Antalya Ka Likya Bej numuneleri oldukça yüksek, yeil bazalt numunelerinde orta, granit orta snfta bulunmutur. 100 90 80 70 60 DRI - Shore DRI 50 40 30 20 10 0 y = -44.743Ln(x) + 244.65 R 2 = 0.5117 0 20 40 60 80 100 Shore Sertli)i 7ekil 4. 19 DRI deerleri ile Shore sertlik deerlerinin karlatrlmas 7ekil 4.19 daki grafikten görüldüü üzere, kayacn Shore sertlii arttkça delinebilirlik oran dümektedir. Yaral ve Soyer in 2008 de yaptklar çalmada, kayacn yüzey sertlii ile delinebilirlii arasnda iliki olduu bulunmutur.

51 DRI - Birim Hacim A)8rl8k 100 80 DRI 60 40 20 y = -184.33Ln(x) + 238.85 R 2 = 0.13 0 2.5 2.55 2.6 2.65 2.7 Birim Hacim A)8rl8k (gr/cm 3 ) 7ekil 4.20 DRI deerleri ile birim hacim arlk deerlerinin karlatrlmas 7ekil 4.20 de görüldüü gibi kayaçlarn birim hacim arl arttkça az da olsa delinebilirlii azalmaktadr. Fakat kayaçlarn doal birim hacim arl ile delinebilirlii arasndaki iliki oldukça zayftr. DRI - Porozite 100 80 y = 2.0267x + 56.593 R 2 = 0.1178 DRI 60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 6 Porozite (%) 7ekil 4.21 DRI deerleri ile porozite deerlerinin karlatrlmas 7ekil 4.21 de kayaçlarn gözenekli olma durumunda delinebilirliinin nasl deitii incelenmitir. Kayaçlarn porozitesi arttkça delinebilirliinin artt gözlenmitir.