TÜRKÇE JEOLOJİ BİLGİ SAYFASI: BÖLÜM 3

KAYALARIN MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİ

Kaya özellikleri doğası gereği araştırma, tasarım, yapım ve inşaat mühendisliği projelerinin yapım sonrası evrelerinin bir parçasıdır.

Kaya sınıflamaları çoğu mühendislik uygulamaları için kayanın adı ve jeolojik karakteristiklerini sağlar.

Buna ek olarak, kayaların mühendislik amaçlı kullanımları kayaları daha genel iki parçada ele almayı gerektirir.

KAYA MALZEMESİ/KAYA KÜTLESİ

KAYA MALZEMESİ/SAĞLAM KAYA (Rock Material/Intact Rock): kaya eklem, tabakalanma gibi süreksizlikler içermez.

KAYA KÜTLESİ (Rock Mass):kaya malzemesi ile süreksizliklerin birlikte oluşturdukları kütle veya sistemdir.

Sağlam Kaya/Kaya Malzemesi

Kaya malzemesini tanımlayan özellikler:

Kaya türü
Renk
Tane boyu
Doku ve yapı
Bozunma
Sertlik
Dayanıklılık
Porozite
Yoğunluk
Dayanım
Sonik Hız
Young modülü
Poisson oranı
Birincil Geçirgenlik

Tüm bu özellikler kayanın mühendislik amaçlı kullanımları için dolaylı bir anlam ifade eder. Jeolojik terminoloji aydınlatıcıdır ama mühendise ihtiyacı olan niteleyici veriyi sağlamaz.

KAYA DAYANIMI

Kayanın mühendislik kullanımında, süreksizliklerin varlığı, mühendislik karakterini genellikle kaya malzemesinin fiziksel özelliklerinden daha büyük ölçüde etkiler. Ancak, kaya malzemesi özelliklerinin mühendislik değerinin çok yüksek olduğu durumlar da vardır. Gerilim ve elastik özelliği son derece yüksek kayalarda yapılan açıklıklarda deformasyon miktarları ve oranlarının tahmini bunun tipik bir örneğidir.

Tünel açma makinelerinin (TBM) performansı bir anlamda kaya malzemesinin mineraloji, doku, tane boyu ve foliasyon gibi bazı faktörlerine bağlıdır.

Kaya malzemesinin dayanım ve elastisitesi, deformasyon ve yenilme karakteristikleri baraj ve basınçlı tünellerin tasarımı ve bir yapının tahmini performansında kullanılır. Ufalanma ve fiziksel bozunmayı önlemek için yüzeydeki taze kaya yapısını koruma ihtiyacı ve bunun için yeterli zaman ayrıca kaya malzemesi özelliklerinin işlevleridir.

Kayanın yenildiği anda uygulanan gerilim miktarı bu kayanın dayanımını ifade eder.

Uygulanan gerilim:

Sıkışma (Compressive)

Makaslama (Shear)

Çekilme (Tensile)

Burulma (Torsion)

TEK EKSENLİ SIKIŞMA DAYANIMI

UCS (uniaxial compressive strength) için kaya örnekleri ======> silindirik karot örnek

KAROTLAR NASIL ELDE EDİLİR?

-Arazide sondaj yoluyla

-Laboratuvarda blok örneklerden

Tek ekseli sıkışma dayanımı için standart bir karot örneğin L/D oranı 2.5-3 olmalıdır.

ÜÇ EKSENLİ SIKIŞMA & MAKASLAMA DAYANIMI

Kullanım alanları:

- Temellerin taşıma kapasitesinde

- Maden sütunlarının makaslama dayanımlarında

- Yeraltı yapılarında

Kaya Malzemesi İçin Deere & Miller Sınıflaması

Çekilme dayanımı, yer altı kazılarındaki tavan açıklıklarının tasarımı ve çekilme ile gelişen ani yenilmelerin tahmini gibi kaya mühendisliği uygulamalarında önemli bir rol oynar.

KAYA DEFORMASYONU

STATİK ELASTİSİTE MODÜLÜ& POSSON ORANI

BOZUNMA

Kaya kütlesinin bozunması bünyesindeki bozunmuş maddelerin dağılımına ve süreksizliklerdeki bozunmanın etkisine göre tanımlanabilir.

KİMYASAL BOZUNMANIN MÜHENDİSLİK YÖNÜ

Kaya malzemesinin fiziksel özellikleri kimyasal bozunma ile önemli derecede değişebilir. Kaya kütlelerinde sağlam (intact) özelliklerini etkilemeden blok boyunda küçülmeye neden olan fiziksel yada mekanik bozunmanın aksine, kimyasal bozunma kaya malzemesi boyunca yayılabilir.

KAYA ÖZELLİKLERİ:

Sağlam kayanın alterasyonu veya kimyasal bozunmasından kaynaklanan sıkışma dayanımındaki azalma en önemli jeoteknik sonuçtur.

KAYA MALZEMESİ BOZUNMA SINIFLAMASI

İNDEKS DENEYLER:

Kaya malzemesi için dayanım,bozunabilirlik ve bozunma derecesinin belirlenmesini sağlayan çeşitli saha ve laboratuvar deneyleri mevcuttur. Bunlara İNDEKS DENEYLER denir.

İndeks deneylerin avantajları ve dezavantajları:

Deney hazırlığının ekonomikliği
Deney süresinin kısalığı
Deney ekipmanının az gelişmiş olması
Çoğu jeoteknik uygulamaları için genellikle temsil edici ve niteleyici oluşu
Standart laboratuvar deneylerinden daha kesin ve doğru olmayıĢı (UCS, t etc)

SCHMİDT ÇEKİCİ DENEYİ

UCS & E belirlenmesi için kullanılır.

SUDA DAĞILMAYA KARŞI DURAYLILIK İNDEKSİ (SLAKE DURABILITY) DENEYİ

Zengin kil içerikli toprak ve kayaların bozunma ve parçalanma karakteristiklerinin mühendislik önemi büyüktür.

Kil içeriği yüksek kayaların bozunabilirliği problem teşkil etmektedir. Çünkü bu kayaların performansları suya maruz bırakıldıklarında pekiĢme derecesi açısından yanlış yönlendirecek gözlemlere neden olabilir.

İki çevrimli suda dağılmaya karşı duraylılık indeks deneyi kil içeriği yüksek kayaların bozunma sınıflaması için standart olarak önerilmiştir.