Bimrocklar (hamurda kaya) ile eklemli kaya kütlelerinin sınır koşulundaki sorunlara yönelik ampirik bir yaklaşımın geliştirilmesi
Development of an empırıcal approach to overcome the problems for boundary condıtıon between bımrocks and joınted rock masses
Yazar: AYCAN COŞKUN
Danışman: PROF. DR. HARUN SÖNMEZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Mühendislik yapılarının tasarım ve inşası çoğu zaman melanj, eklemli kayalar, ince tabakalı ve zayıf piroklastik kaya ortamları, fay breşi ve serpantinit gibi karmaşık yapıdaki jeolojik ortamlar üzerinde gerçekleştirilir. Genellikle düzensiz, mekanik ve/veya boyutsal olarak heterojen olan bu jeolojik malzemeler ve kaya kütleleri, sağlam kaya bloklarının zayıf bir matriks tarafından kuşatıldığı, ?BİMRock? (Block-In-Matrix-Rocks) olarak nitelendirilebilir. ?BİMRock?lar literatürde kaynaşmış ve kaynaşmamış olmak üzere iki grup altında isimlendirilirler. Bu tip kaya kütlelerinden standart laboratuvar deneyleri için temsil edici karot örnek hazırlanması neredeyse imkansızdır. ?BİMRock?lar üzerinde çeşitli vakalara ve laboratuvar çalışmalarına dayalı çeşitli ampirik yaklaşımlar geliştirilerek, kaynaşmamış ?BİMRock?ların dayanımlarının belirlenebilmesi amacıyla birkaç girişim yapılmış olmasına karşın, kaya mekaniği alanında genel anlamda kabul gören bir ampirik yaklaşım henüz mevcut değildir. Çalışma kapsamında, daha önce kaynaşmış ?BİMRock?ların tek eksenli sıkışma dayanımlarının tahmini için önerilen ampirik eşitliklerin performansı, aglomera karotları üzerinde gerçekleştirilen laboratuvar deneylerinden elde edilen ek verilerle kontrol edilmiştir. Laboratuvar sonuçları ve eşitliklerin performans karşılaştırmalarından, oldukça uyumlu sonuçlar elde edilmiş olup, blok pürüzlülüğü için çeşitli ek girdi parametreleri ile ampirik ilişkiler ileri aşamalara taşınmaya açıktır. Diğer taraftan, Bu nedenle, literatür bulguları dikkate alınarak, kaynaşmamış ?BİMRock?ların dayanımlarının tahmin edilebilmesi için çeşitli kuramsal eşitlikler geliştirilmiştir. Geliştirilen kuramsal yaklaşımın performansının sınanması için hazırlanan, iki farklı matriks malzemesi ile değişen hacimsel oranlarda ve faklı pürüzlülüklerde bloklar ile yapay ?BİMRock? karotları üzerinde tek ve üç eksenli sıkışma dayanımı deneyleri gerçekleştirilmiştir. Kuramsal yaklaşımın tahmin yetkinliğinin, yapay ?BİMRock?lar için oldukça yüksek olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Design and engineering structures are often constructed in complex geological mixtures or fragmented rocks such as mélanges, jointed rocks and coarse pyroclastic rocks, breccias and sheared serpentinites. These types of geological materials are generally chaotic and mechanically and/or spatially heterogeneous rock masses, which are composed of relatively strong rock inclusions, surrounded by weaker matrix, and may be considered as bimrocks (block-in-matrix-rocks). In the literature, bimrocks are divided into two groups, namely, welded and unwelded bimrocks. Preparing representative cores from these types of rock masses for conventional laboratory experiments is almost impossible. On the other hand, although there are a few attempts to estimate strength of unwelded bimrocks by developing empirical approaches based on case histories and laboratory studies on bimrocks, there is no widely accepted empirical approach in the rock mechanics community. In this study, prediction performance of the previously proposed empirical equation to determine UCS of welded bimrock is checked by using additional data produced by laboratory test on agglomerate cores. The obtained prediction performance is quite well, but some additional input parameters for roughness of the blocks may be introduced by further studies. Therefore, some conceptual equations were generated by considering literature findings to predict strength of unwelded bimrocks. The artificial bimrocks cores which are composed of two different matrix materials and blocks with different roughness in different volumetric block proportion are prepared and tested by uniaxially and triaxially to evaluate the prediction performance of the conceptual approach. It is concluded that the conceptual approach has a high prediction capacity for artificial bimrocks.