G.L.İ. ve E.L.İ. marn kaya malzemelerinin üç eksenli basınç dayanımına bağlı özelliklerinin belirlenmesi
The determination of G.L.I and E.L.I marl rock material properties depending on triaxial compressive strength
Yazar: SUNAY BEYHAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ERCAN EMİR
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Maden İşletme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu çalışmada, kaya malzemesi dayanım özelliklerini belirlemeye yönelik olarak, E.L.İ. Soma ve G.L.İ. Tunçbilek bölgesine ait, ana kütleyi temsil edecek şekilde seçilmiş ve doğal ortam şartlarına göre koşullandırılmış deney örnekleri üzerinde üç eksenli basınç deneyi yapılmış ve RocLab paket programı ile kaya malzemesi yenilme ölçütü parametreleri belirlenmiştir. Buna göre, yeraltı madencilik tasarımları için Tunçbilek bölgesine yönelik olarak mi malzeme sabiti 5.36+1, tek eksenli basınç dayanımı (?ci) 28.7 MPa, içsel sürtünme açısı ( ? ) 35.7°, ve kohezyon (c) 6.85 MPa, Soma bölgesi için ise mi malzeme sabiti 10.8, tek eksenli basınç dayanımı 83.4 MPa, içsel sürtünme açısı 43.8° ve kohezyon da 16.3 MPa olarak önerilmiştir. Ayrıca, koşullandırma çalışmalarına göre Tunçbilek bölgesine ait örneklerin iklimlendirme dolabıyla en uygun yapay koşullandırma şartının 17.6°C ve %90 RH olduğu belirlenmiş, Soma bölgesi için örneklerin suya doygun olarak koşullandırma yapılmasının uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda, hem bölgeler arasında hem de aynı kaya kütlesi içerisinde görülen dayanım farklılıklarının sebepleri mineralojik ve kimyasal özellikler gibi faktörler de göz önüne alınarak analiz edilmiş, çalışma bölgeleri arasındaki dayanım farklılıklarının kalsiyum karbonat ve kil içeriklerinden kaynaklandığı belirlenmiştir. Ayrıca, nemlilik-üç eksenli basınç dayanımı ilişkisi incelenmiş ve nemin dayanım üzerinde olumsuz etki yaptığı belirlenmiştir. Bunun yanında, örneklerin ıslanma-kuruma süreçlerinde meydana gelen değişim ile dayanım özellikleri arasındaki ilişkinin belirlenmesi amacıyla, suda dağılmaya karşı duraylılık deneyleri yapılmış ve suda dağılabilirliği yüksek olan örneklerin dayanımlarının düşük olduğu tespit edilmiştir. Son olarak, Tunçbilek bölgesi marn kaya malzemesi yenilme ölçütü parametrelerine göre, nemliliğin dayanım üzerine etkisini değerlendirmek amacıyla sayısal modelleme analizleri yapılmış, kohezyon ve içsel sürtünme açısının galeri çevresindeki gerilme dağılımları ve yerdeğiştirmeleri üzerindeki ortak etkisi belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the samples which represent the parent rock were taken from E.L.I. Soma and G.L.I. Tuncbilek districts in order to determine the strength properties of rock material. These samples were conditioned so as to be in their natural condition. After they were subjected to triaxial compression tests, the failure criterion parameters of rock materials were determined by using RocLab software. According to the software outputs, for the values of intact rock material parameters to be used in any underground mining project or design which performed in Tuncbilek region have been proposed as 5.36+1 for the material constant (mi), 28.7 MPa for uniaxial compressive strength (?ci), 35.7° for internal friction angle ( ? ) and 6.85 MPa for cohesion (c). Also, the values of rock mass parameters for Soma region were determined as 10.8 for mi, 83.4 MPa for ?ci, 43.8° for ? and 16.3 MPa for c. Depending on the conditioning tests, it was concluded that the most convenient artificial conditioning stipulations for samples taken from Tuncbilek region were 17.6°C and 90% relative humidity (RH) in conditioning apparatus. In addition, it was concluded that the samples of Soma region should be conditioned in water. As a result of the experimental studies, the sources of strength differences encountered in both studied regions and in the same rock mass were analyzed by taking into consideration the mineralogical and chemical properties. It has been determined that strength differences resulted from calcium carbonate and clay contents of the rocks. In addition, the relation between the moisture content and triaxial compression strength of the rocks were investigated, and it has been found that the strength of the rock reduced when the moisture content of the rock material increased. Furthermore; samples were exposed to slake durability tests to determine the strength changes of samples during wetting and drying process. It has been determined that the strength of the material decreased when its slake durability value increased. Finally; according to failure criterion parameters of marl rock material taken from Tuncbilek region, numerical analysis have been made to evaluate the effect of moisture content on strength, and the combined effect of cohesion and internal friction angle on the stress distributions and displacements around a gallery was determined.