NOKTA YÜKLEME DAYANIM İNDEKSİ TAYİNİ KONU Bu deney, kayaların nokta yükleme dayanım indekslerinin tayinine ilişkin bir deneydir. KAPSAM Nokta yük deneyi, kayaçların dayanımlarına göre sınıflandırılmasında kullanılan nokta yük dayanım indeksinin saptanması amacıyla yapılır. Nokta yük dayanım indeksi tek eksenli sıkışma ve çekme dayanımı gibi diğer dayanım parametrelerinin dolaylı olarak belirlenmesinde kullanılır. Deney sonucu esas alınarak kayacın Nokta yük dayanım indeksi ve ayrıca Dayanım anizotropi indeksi de belirlenir. Deney numuneleri karot şeklinde (çapsal veya eksenel) kesilmiş bloklar halinde veya düzgün olmayan parçalar şeklinde olabilir. Farklı karot çaplarında numuneler (çapsal) ile eksensel ve şekilsiz kaya kütleleri üzerinde bu deney uygulanabilir. Böyle durumlarda numunelerin boyutları Şekil 1 de verildiği gibi olmalıdır. Mümkünse NX boyutlu (54 mm) karotlar bu deney için seçilmelidir. Şekil 1. Farklı karot çaplarında numuneler
1. ALETLER Nokta Yükleme Aleti: Basit ve taşınabilinir olan bu alet (Şekil 3) elle çalışan bir hidrolik pompa ve 2 adet standart kuvvet uygulama başlığından oluşmuştur. Alanı sabit 14.4 cm (2.236 in 2 ) olan yükleme başlıkları arasındaki mesafe test edilen numuneye göre kolayca ayarlanabilir. Hidrolik olarak elde edilen basınç alet üzerine monte edilmiş basınçölçerlerle okunur. Kumpas: Ölçüm hassasiyetine, ölçüm şekline göre çeşitleri bulunur. Derinlik kumpası, delik kumpası vs. gibi çeşitleri vardır ama tümünün ölçüm sistemleri aynıdır( Şekil 2). Şekil 2. Kumpas Basınç Ölçer :Çapı 200 mm, çifte kalibrasyonlu, çabuk boşalabilen, 50 kg/cm2 (5.0 MN/m) ve 350 kg/cm 2 (35 MN/m 2 ) lik iki adet basınç ölçer. Şekil 3. Nokta Yükleme Aleti
2. DENEYİN YAPILIŞI Çapsal, eksensel yada şekilsiz kütle cinsinden hangisi seçilmişse deney numunesi nokta yükleme aygıtına yerleştirilir ve aygıtın konik planetleri çap boyu doğrultusunda numuneye değecek şekilde kapatılır. Bu sırada planetin değme noktası ile numunenin serbest yüzü arasında L uzaklığının numunenin çapının (R) en az 0.5 katı kadar olmasına dikkat edilir. Numune üzerindeki yük devamlı yükseltilip numunenin 1 dakika içerisinde kırılması sağlanır ve kırılma anındaki yük aletin göstergesinden okunarak kaydedilir. Deneyin geçerli olup olmaması numunenin kırılma şekline bağlıdır. Şekil 1. Geçerli ve geçersiz deney sonuçları için tipik kırılma şekilleri Kaydedilen bu değer aşağıdaki 1. bağıntıda yerine yazılarak düzeltilmiş nokta yükleme dayanımı Is belirlenir. I S P D (Mpa) (1. Bağıntı) 2 e Burada; P= Numuneyi kırmak için uygulanan kuvvet, De eşdeğer karot çapıdır ve çapsal deneyler için De 2 =D 2 dir (TCK). Deney sırasında kullanılan karot çapları 50mm nin dışında olduğunda bağıntı 2 deki eşitlik kullanılarak büyüklük ve çap düzeltme katsayısı F bulunur, bu değer Bağıntı 3. de yerine yazılarak numune büyüklüğüne göre düzeltilmiş nokta yükleme dayanımı Is 50 indeksi belirlenmiş olur. (2. bağıntı) (3. bağıntı)
3. HESAPLAMA Nokta yükleme dayanım indeksi I S, şu formüiden bulunur : P= Basınç ölçerden okunan yenilme değeri (P1) x Başlık alanı (14.4 cm2) D= Kuvvet uygulama başlıkları arasındaki mesafe (ya da numunenin çapı). I S P D 2 e 4. SONUÇLARIN GÖSTERİLMESİ Kayacın bulunan indeks değeri abakta hangi alana düşüyorsa, düşük, orta, yüksek, çok yüksek vb. gibi belirtilmelidir. X çaplı karot üzerinde deney gerçekleşmişse kayacın tek eksenli basınç dayanımını vermekte mümkündür. Bulunan değer çevirme faktörü 12 ile çarpılırsa tek eksenli basınç dayanımı bulunur. Sonuçlar Tablo-1 de karşılaştırılabilir. Tablo-1. Tek Eksenli Basınç Dayanımına Göre Kayaç Sınıfları Kayaç Sınıfı Tek eksenli basınç dayanımı (kg/cm 2 ) Çok Yüksek dayanımlı >2000 Yüksek Dayanımlı 2000-1000 Orta Dayanımlı 1000-500 Düşük Dayanımlı 500-250 Çok Düşük Dayanımlı Davanunli <250 Not: EK-1 de örnek bir deney raporu gösterilmiştir. 5. YARARLANILAN KAYNAKLAR ASTM D5731 08
EK-1 ÖRNEK NOKTA YÜKLEME DENEY RAPORU
NOKTA YÜKLEME DENEY RAPORU Buna göre en küçük değer alındığında; Is(Numunenin ortalama nokta yükü dayanımı) Kp(Numune Çatlak aralıklarına göre ampirik katsayı) qun(numunenin ortalama tek eksenli basınç dayanımı) qun = Is x Kp 12 alınacaktır. Buna göre en büyük değer alındığında; Is(Numunenin ortalama nokta yükü dayanımı) Kp(Numune Çatlak aralıklarına göre ampirik katsayı) qun(numunenin ortalama tek eksenli basınç dayanımı) qun = Is x Kp 12 alınacaktır. Kayaç Sınıfı Tek eksenli basınç dayanımı (kg/cm2) Cok Yüksek dayanımlı >2000 Yüksek Dayanımlı 2000-1000 Orta Dayanımlı 1000-500 Düşük Dayanımlı 500-250 Çok Düşük Dayanımlı <250 Davanunli İnceleme alanında sondaj kuyularında geçilen Göbü Tüfü numuneleri üzerinde yapılan nokta yükleme deneyleri sonucunda tek eksenli basınç dayanımı hesapları yapılmış olup, inceleme alanında tespit edilen Göbü Tüfü..dayanımlı kayaç sınıfı içinde yer aldığı tespit değerlendirilmiştir.