Tek eksenli sıkışma dayanımının farklı boy/çap oranlarındaki örneklerden belirlenmesi yaklaşımının değerlendirilmesi
Assessment of the approach proposed for determination of uniaxial compressive strength from specimens with different length to diameter ratios
Yazar: AYLİN FİDAN ÜZGÜN
Danışman: DOÇ. DR. ERGÜN TUNCAY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Laboratuvarda yapılan deneylerde, tek eksenli sıkışma dayanımını (UCS) etkileyen parametrelerden biri de deneyde kullanılacak kaya örneklerinin boy/çap (L/D) oranıdır. Bu oran değiştiğinde UCS değerlerinde de değişme olduğu farklı araştırmacılar tarafından yapılan çalışmalardan bilinmektedir. Amerikan Malzeme ve Test Birliği (ASTM) ve Uluslararası Kaya Mekaniği Birliği (ISRM) tarafından UCS deneyinde kullanılacak kaya örneğinin L/D oranı, sırasıyla 2.0-2.5 ve 2.5-3.0 olarak önerilmektedir. Bunun yanı sıra, küçük L/D oranına sahip örneklerden belirlenen UCS'ler için önerilen bazı düzeltme eşitliklerinde L/D oranı 2.5 olan örnekten belirlenen UCS değeri standart kabul edilirken, bazı eşitliklerde bu oran 2.0 olarak seçilmiştir. Bu farklılıklar dikkate alınarak, bir araştırmacı grubu tarafından kaya türüne bağlı olarak farklı L/D oranlarının seçilebileceği ve daha düşük L/D oranlarına sahip örneklerdeki deneylerden elde edilen UCS'lerin düzeltilmesine olanak sağlayan bir yöntem önerilmiştir (tez çalışmasında L/D SINIF yöntemi olarak adlandırılmıştır). Uluslararası önerilerde ve standartlarda belirtilen L/D oranlarındaki farklılıklar göz önüne alındığında, L/D SINIF yönteminin kullanılabilirliği önem kazanmaktadır. Bu nedenle, tez çalışması kapsamında değinilen yöntemin geçerliliğinin araştırılması amaçlanmıştır.
Bu amaçla, Türkiye'nin farklı yerlerindeki taş üreticilerinden sedimanter, magmatik ve metamorfik kökenli 10 farklı kayaya ait blok örnekler temin edilmiştir. Bu blok örneklerden NQ(47mm) çaplı,  1.0, 1.25, 1.50, 1.75, 2.0, 2.5 ve 3.0 L/D oranlarında örnekler hazırlanarak UCS deneyleri ile kaya örneklerinin bazı fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla gereken deneyler yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar L/D SINIF yöntemindeki önerilere uygun olarak değerlendirilmiş ve bu yöntemden belirlenen UCS'ler ile ISRM'in önerisine uygun şekilde belirlenen UCS'ler (UCSISRM) istatistiksel analizler de yapılarak karşılaştırılmıştır. Ayrıca, her bir kaya türü için Schmidt çekici, nokta yükü dayanımı indeksi, disk makaslama dayanım indeksi ve iğne penetrometre dayanım indeksi deneyleri yapılarak dolaylı yoldan UCS değerleri de belirlenmiştir. Bu sonuçların UCSISRM'dan olan değişimleri ile L/D<2 oranındaki örneklerden L/D SINIF yöntemine uygun şekilde belirlenen UCS'lerin değişimleri karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, L/D SINIF yöntemi kullanılarak seçilen L/D oranlarına sahip örneklerden belirlenen UCS'lerin, UCSISRM'lerle çok benzer olduğu ve derlenen kaya örnekleri için yöntemin kullanılabileceği anlaşılmıştır. Ayrıca, bu yöntemden elde edilen sonuçların indeks deneylerden elde edilenlere göre ISRM önerisinden belirlenen UCS'lerle çok daha uyumlu olsuğu tespit edilmiş olup, L/D = 1.0 oranına kadar örnek alınabilen kayalarda bu yöntemin indeks deneylere tercih edilmesi gerektiği sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
One of the parameters affecting the uniaxial compressive strenght (UCS) of rock in laboratory is the lenght to diameter ratio (L/D) of rock specimens. It is known from the studies conducted by different researchers that if the L/D ratio changes the UCS values also changes. L/D ratios of rock specimen used for the UCS test is suggested in the range of 2.0-2.5 and 2.5-3.0 by the American Society for Test Standards (ASTM) and International Society for Rock Mechanics (ISRM), respectively. Besides, while the UCS values also determined from the samples with 2.5 L/D ratio are accepted as standard in some correction equations proposed for UCSs, which are determined from cores with small L/D ratio, this ratio is selected as 2.0 in some equations. By considering these differences, a method which allows the selection of different L/D ratios depending on the rock type and the correction of UCSs obtained from experiments with specimens having lower L/D ratios (in the thesis study, it is called as L/D CLASS method) was proposed by a researcher group. Given the differences in the L/D ratios specified in international suggested methods and standards, the availability of the L/D CLASS method becomes important. For this reason, in this thesis study, it is aimed to investigate the validity of the mentioned method. 
For this purpose, block samples belonging to 10 different rocks of sedimantary, magmatic and metamorphic origin were obtained from stone producers in different parts of Turkey. Experiments in order to determine some physical and mechanical properties of these rock samples and UCS experiments were carried out on specimens with L/D ratios of 1.0, 1.25, 1.50, 1.75, 2.0, 2.5 and 3.0 in the laboratory. The results obtained were evaluated in accordance with the L/D CLASS method and the UCSs determined from this method were compared with the UCSs (UCSISRM) determined in accordance with the ISRM suggested methods with the rid of statistical analyses. In addition, UCS values for each rock type were also determined indirectly by performing Schmidt hammer, Point load strenght index, Block punch strenght index and Needle penetration strenght index tests. The variation in the results from UCSISRM and these of the UCS determined according to the L/D CLASS method from cores with L/D<2 were compared. As a result, it was seen that the UCSs determined from the cores with the selected L/D ratios using the L/D CLASS method were very similar to the UCSISRM values and the method could be used for the rock samples used in this. In addition, it was concluded that the results obtained from this method were much more  similar to the UCS's determined by considering ISRM suggested method than those obtained from the index tests, and this method should be preferred instead of index tests for rocks from which specimens with up to the ratio of L/D=1.0 can be taken.