Değişik kayaç ve disk keskilerin kayaç kazılabilirliği üzerine etkisinin araştırılması
Investigation into the effect of different rocks and disc cutters on rock cuttability
Yazar: DENİZ TUMAÇ
Danışman: DOÇ. DR. CEMAL BALCI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu çalışma, değişik kayaç ve disk keskilerin kayaç kazılabilirliği üzerine etkisinin araştırılması ve İstanbul'da kullanılan tünel açma makinelerinin performans değerlendirmesi hakkındadır. Laboratuar çalışmalarında Kurtköy Formasyonu (arkoz), Gözdağ Formasyonu (şeyl) ve Kırklareli Formasyonunu temsilen fosilli kireçtaşı numuneleri kullanılmıştır. Bu kayaçların fiziksel ve mekanik testleri uluslararası standartlara uygun olarak (ISRM, ASTM) yapılmıştır. Bu üç kayaç numunesi üzerinde tam boyutlu (LCM) ve taşınabilir doğrusal kazı seti (PLCM) ile kesme deneyleri yapılmıştır. Farklı kesme derinliği ve keskiler arası mesafede tam boyutlu doğrusal kaya kesme deneyleri; 13 inç (330 mm), 17 inç (432 mm) CCS tip ve 15 inç (380 mm) V tip disk keskiler kullanılarak yapılmıştır. Taşınabilir doğrusal kazı seti deneyleri ayrıca mini V (130 mm) tip disk keski ile yapılmıştır.Disk keski çapının ve değişik kayaç özelliklerinin kesme performansı üzerine etkisi araştırılmış ve elde edilen bulgular İstanbul'da kullanılan tam cepheli tünel açma makinelerinin arazi verileriyle irdelenmiştir. Disk keski çapının kesme performansı üzerinde önemli bir etkisi olduğu belirlenmiştir. Araştırmalar sonucunda, disk keski çapından keski kuvvetleri ve spesifik enerji değerlerine bir ?k? katsayı ile geçiş yapılabileceği anlaşılmıştır.Taşınabilir doğrusal kazı setinin (PLCM) performans tahmini için kullanılabilirliliğini anlamak için birçok kaya kesme deneyi yapılmıştır. Bunun sonucunda taşınabilir doğrusal kazı setinin mekanize kazıcıların performans tahmininde kullanılabilirliği istatistiksel olarak belirlenmiştir. Bu çalışmada geliştirilen modellerin daha ileri götürülmesi gerekmektedir. Ayrıca, laboratuarda elde edilen sonuçların yerinde kazı yapan farklı mekanize kazı makine verileri ile geçerliliği farklı projelerde de ilişkilendirilmelidir.

Abstract:
This study is about to investigation into effect of different rocks and disc cutters on rock cuttability and evaluation of tunnel boring performances in Istanbul tunnelling projects. Intact rock samples are obtained from Kurtkoy (arcose), Gozdag (shale) and Kirklareli (fossilized limestone) Formations along tunnel lines are used in laboratory works. Physical and mechanical properties of rock samples are determined according to ISRM and ASTM standards. Full scale (LCM) and portable linear cutting tests (PLCM) are carried out on different rock samples. The rock samples are subjected to full scale tests with different depth of cut and cutter spacing values using 13'', 17'' CCS and 15'' V type disc cutters. These rock samples are also subjected to PLCM using mini V-type disc cutter.Effects of disc cutter diameter and rock types on rock cutting performance are investigated and laboratory cutting results have compared with in-situ performance of TBMs used in Istanbul. The important effect of disc cutter diameter on rock cutting performance is determined. As a result of the research on disc diameter, decided to use a coefficient (k) between disc diameter, forces and specific energy.To understand usage of PLCM for performance prediction, a lot of rock cutting tests are carried out. These studies indicated that PLCM can be used with a statistical reliability for selection and performance prediction of mechanical miners. Developed models for rock cutting need further development for more precise results. Besides, results obtained from laboratory works should be correlated with in-situ data obtained from different projects.