Aynı jeolojik oluşumlar içindeki farklı kaya birimlerinin tek eksenli basınç dayanımı ile indirekt (Brazılıan) çekme dayanımı arasındaki ilişkilerin araştırılması
Investigating the correlation between uniaxial compressive strength and indirect (Brazilian) tensile strength of different rock units within the same geological formations
Yazar: DUYGU KAYA
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL YILMAZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kayaların tek eksenli basınç dayanımının belirlenmesi, kaya oluşumları içindeki mühendislik yapılarının tasarımı için büyük önem taşımaktadır. Tek eksenli basınç dayanımı deneyinin yapılması için uygun olan karot örneklerinin hazırlanması ile ilgili zorluklar, dolaylı deney yöntemlerinin geliştirilmesine yol açmaktadır. Bu çalışmada, Brazilian deneyinin tek eksenli basınç dayanımının tahmininde kullanılabilirliğinin ve tek eksenli basınç dayanımı (UCS) ile Brazilian çekme dayanımı (BTS) arasındaki ilişkinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla, 3 farklı maden sahasından alınan 8 magmatik, 1 metamorfik ve 5 sedimanter olmak üzere 14 farklı kaya birimi üzerinde yapılan 482 adet Brazilian çekme dayanımı ve 450 adet tek eksenli basınç dayanımı deney verisi kullanılmıştır. Birinci kısımda, BTS değerlerinin UCS değerleri ile ilişkilendirilebilmesi için aynı sondaj kuyusunda, litolojide, çapta ve birbirine yakın (mesafesi 1 metreden az) numunelerden seçilen 206 çift deney verisi kullanılmıştır. Magmatik, metamorfik ve sedimanter kaya sınıfları için yapılan regresyon analizlerinde düşük determinasyon katsayısı değerleri elde edilmiştir. Bu durumun, numunelerin belirli kriterlere göre seçilmiş olmasına rağmen mikro fisürlerin sıklığı ve yayılımı ile dolgu içeriğinin kaya dayanımında heterojenliğe neden olmasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Bu nedenle ikinci kısımda her bir kaya türündeki tüm UCS ve BTS deney sonuçlarının Eurocode 7'ye göre karakteristik değerleri belirlenmiş ve analizler tekrarlanmıştır. Doğrusal ve doğrusal olmayan regresyon analizlerinde yüksek determinasyon katsayıları (0,83 ve 0,92) ile güçlü bir ilişki tespit edilmiştir ve tüm kaya birimleri için genel bir eşitlik türetilmiştir. Tüm kaya birimlerinde UCS/BTS dayanım oranı değerlerinin 5,2 ile 12,0 arasında değiştiği ve literatür ile uyumlu olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Determining the uniaxial compressive strength of rocks is of great importance for the design of engineering structures within rock formations. The challenges associated with preparing suitable core samples for conducting uniaxial compressive strength tests lead to the development of indirect testing methods. In this study, the usability of the Brazilian test in predicting Uniaxial Compressive Strength (UCS) and investigating the relationship between UCS and Brazilian Tensile Strength (BTS) was aimed. For this purpose, a total of 482 Brazilian Tensile Strength and 450 Uniaxial Compressive Strength test data were used, conducted on 14 different rock units, including 8 igneous, 1 metamorphic and 5 sedimentary rocks collected from 3 different mining sites. In the first part, 206 paired test data were selected from the same borehole, lithology, diameter and samples close to each other (less than 1 meter in depth) to correlate BTS values with UCS values. Low coefficient of determinations were obtained in regression analyses for igneous, metamorphic, and sedimentary rock classes. This is thought to be due to the heterogeneity in rock strength caused by the frequency and distribution of micro-fissures and filling content, despite the samples being selected according to specific criteria. Therefore, in the second part, characteristic values according to Eurocode 7 were determined for all UCS and BTS test results in each rock unit, and the analyses were repeated. Strong relationships with high coefficient of determinations values (0,83 and 0,92) were found in both linear and non-linear regression analyses and a general correlation was derived for all rock units. It was found that the UCS/BTS strength ratio values ranged from 5,2 to 12,0 for all rock units, consistent with the literature.