Sıkışma ve çekme gerilmelerinin kaya malzemesinin elastisite modülü ve poisson oranına etkisi
Effect of compression and tensile stresses on elasticity modulus and poisson's ratio of rock material
Yazar: ALPEREN CANPOLAT
Danışman: PROF. DR. ZÜLFÜ GÜROCAK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uygulamalı Jeoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Elastisite modülü = Modulus of elasticity ; Kayalar = Rocks ; Poisson dağılımı = Poisson distribution ; Çekme gerilme testi = Tensile stress test

Özet:
Elastisite modülü (E) ve Poisson oranı (V) jeoteknik tasarımlarda sıklıkla kullanılan kaya malzemesinin en önemli iki elastik parametresidir. Bu parametre değerlerinin güvenilir olması ancak standartlara uygun şekilde belirlenmesi ile mümkündür. Güvenilir olmayan değerler ve yanlış kullanımlar hem tasarımın maliyetini hem de güvenirliliğini etkilemektedir. En yaygın hatalı kullanımlardan birisi çekme elastisite modülü (Et) ve Poisson oranı (Vt) yerine daha kolay belirlenebildiği için sıkışma elastisite modülü (Ec) ve Poisson oranı (Vc)'nın kullanılmasıdır. Ancak, yapılan çalışmalar bu parametreler arasında önemli farkların olduğunu göstermektedir. 
Bu çalışmada, orta ve düşük dayanımlı kaya malzemesinin Ec ve Vc parametreleri ile Et ve Vt parametreleri arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Bu amaçla, 4 farklı litolojiye sahip kaya malzemesinden karot örnekler derlenmiş ve bu örneklerde tek eksenli sıkışma ve doğrudan çekme deneyleri yapılmıştır. Bu deneyler sırasında örneklerin boyunda ve eninde meydana gelen deformasyonlar ölçülmüş ve elde edilen değerler kullanılarak örneklerin Ec, Vc, Et ve Vt değerleri belirlenmiştir. Son aşamada ise deneysel çalışmalardan elde edilen değerler istatistiksel olarak değerlendirilmiş ve bu parametreler arasındaki ilişkileri belirlemek amacıyla basit ve çoklu regresyon analizleri yapılmıştır.
İstatistiksel değerlendirmelere göre kaya malzemesinin Ec değerinin, Et değerinden %36, Vc değerinin ise Vt değerinden %27 daha büyük olduğu belirlenmiştir. Yapılan regresyon analizlerine göre; kaya malzemesinin Ec, Vc ve tek eksenli sıkışma dayanımının bağımsız değişken olarak kullanıldığı çoklu regresyon analizi en yüksek korelasyon katsayısına (R) sahiptir. Bu çalışma sonucunda kaya malzemesinin Et ve Vt değerlerinin tahmin edilebileceği ampirik eşitlikler önerilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Elastisite modülü, Poisson oranı, Sıkışma gerilmesi, Çekme gerilmesi, Kaya malzemesi

Abstract:
Modulus of elasticity (E) and Poisson's ratio (V) are the two most important elastic parameters of rock material that are frequently used in geotechnical designs. The reliability of these parameter values is only possible if they are determined in accordance with the standards. Unreliable values and wrong uses affect both the cost and reliability of the design. One of the worst uses is the use of compression modulus of elasticity (Ec) and Poisson's ratio (Vc) as they can be determined more easily instead of the tensile modulus of elasticity (Et) and Poisson's ratio (Vt). However, studies show that there are important differences between these parameters.
In this study, the relationships between Ec and Vc parameters and Et and Vt parameters of medium and low strength rock material were investigated. For this purpose, core samples were collected from 4 different lithologies, and uniaxial compression and direct tensile tests were performed on these samples. During these experiments, the axial and lateral deformations in the samples were measured and the Ec, Vc, Et and Vt values of the samples were determined using the obtained deformation values. In the last stage, the obtained values from experiments studies were evaluated statistically, simple and multiple regression analyzes were performed to determine the relationships between these parameters.
According to the statistical evaluations, it was determined that the Ec value of the rock material was 36% higher than the Et value, and the Vc value was 27% higher than the Vt value. According to the regression analysis; Multiple regression analyzes using the rock material Ec, Vc and uniaxial compressive strength as independent variables have the biggest correlation coefficient (R). As a result of this study, empirical equations were suggested to predict the Et and Vt values of the medium and weak strength rock materials.

Keywords: Modulus of elasticity, Poisson's ratio, Compressive stress, Tensile stress, Rock material