Matriks içinde blok içeren kayaların makaslama dayanımının belirlenmesi için fiziksel model essaslı bir araştırma
A physical based model investigation for determination of shear strength of block in matrix rocks
Yazar: HAKAN ALTINSOY
Danışman: DOÇ.DR. HARUN SÖNMEZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Matriks çinde Blok çeren Kayaların Makaslama DayanımınınBelirlenmesi çin Fiziksel Model Esaslı Bir AraştırmaHakan AltınsoyÖZZayıf matriks tarafından kuşatılan kaya bloklarından oluşan mekanik ve/veya konusal olarakheterojen kaya kütleleri, bimrocks (block-in-matrix-rocks) olarak değerlendirilirler. Bimrocklardanlaboratuvar çalışmalarında kullanılmak üzere standart karot örnek hazırlayabilmek çoğu kezolanaksızdır. Bu nedenle bu kayalarda, kohezyon, içsel sürtünme açısı ve tek eksenli sıkışmadayanımı gibi mekanik parametrelerin belirlenmesi oldukça güçtür. Bimrocklar üzerindelaboratuvar çalışmaları ve ampirik yöntemleri konu alan çalışmalar literatürde az olmasınarağmen, mevcut ampirik ilişkilerin sınırlamaları nedeniyle kaya mekaniği alanında yaygın olarakkabul gören ampirik bir yaklaşım da yoktur. Bu tezde, laboratuvar çalışmalarıyla bir veritabanıoluşturulmuştur. Tek eksenli ve üç eksenli sıkışma dayanımı deneyleri için yapay bimrockörnekleri hazırlanmıştır. Farklı oranlarda alçı, çimento, bentonit ve su karışımlarıyla farklıdayanımlara sahip matriks malzemeleri hazırlanmıştır. Andezit ve tüf blokları santimetreboyutlarında kırılarak bloklar oluşturulmuş ve matriks ile karıştırılarak yapay birmrock örneklerihazırlanmıştır. Yapay matriks ve farklı hacimsel blok oranına sahip yapay bimrcok örnekleriüzerinde tek eksenli ve üç eksenli sıkışma dayanımı deneyleri yapılmıştır. Kaya mekaniğindeyaygın olarak kullanılan Mohr-Coulomb ve Hoek-Brown yenilme ölçütlerini esas alan ampirikeşitliklerin geliştirilmesi için laboratuvar deney sonuçları kullanılarak bir dizi istatistiksel analizleryapılmıştır. Hoek-Brown yenilme ölçütünün dikkate alındığı ampirik eşitliklerle Mohr-Coulombmodeline kıyasla biraz daha iyi bir performans elde edilmiştir. Son aşamada, genel amaçlıkullanımlarda bimrockların dayanımlarının belirlenmesi için bir sınıflama önerilmiştir.Anahtar Kelimeler: Bimrock, dayanım, Mohr-Coulomb, Hoek-Brown, Yapay kayaTez Danışmanı : Doç. Dr. Harun SÖNMEZ, Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji MühendisliğiBölümüi

Abstract:
A Physical-based Model Investigation for Determination of ShearStrength of Block in Matrix RocksHakan AltınsoyABSTRACTMechanically and/or spatially heterogeneous rock masses are composed of relatively rockinclusions surrounded by weaker matrix, and may be considered bimrocks (block-in-matrix-rocks). It is almost impossible to prepare standard core samples from bimrocks in order toperform laboratory studies. Therefore, for these rocks, determination of the mechanicalparameters such as cohesion, friction angle and uniaxial compressive strength is extraordinarilychallenging. Although there is sparse literature describing empirical and laboratory studies onbimrocks, there is no widely accepted empirical approach by the rock mechanics community dueto the limitations of the existing empirical equations. In this study, an exhaustive database wasdeveloped by laboratory studies. Artificial bimrocks were prepared in laboratory for uniaxial andtriaxial compression testing. Plaster of Paris, cement, bentonite and water were mixed indifferent ratios to fabricate matrix types with various strengths. In addition, natural tuff andandesite blocks, fragmented to centimeter sizes to create blocks, were mixed with matrixmaterials to create artificial bimrocks. Uniaxial and triaxial compression tests were conducted onspecimens of pure matrix and artificial bimrock mixes having different volumetric blockproportions. A series of regression analyses were performed using laboratory determinedstrength data to develop an empirical approach for estimating the overall strength of bimrockmass, by incorporating the Mohr-Coulomb strength model and the Hoek-Brown empiricalcriterion, both of which are widely used in rock engineering. The empirical approach based onthe Hoek-Brown empirical equations was found to yield a slightly better predictive performancethan the empirical approach based on the Mohr-Coulomb model. In the final stage, aclassification is proposed to be used for determination of the strength of bimrocks for generalpurposes.Key words : Bimrock, strength, Mohr-Coulomb, Hoek-Brown, artificial rockSupervisor : Assoc. Prof. Dr. Harun SÖNMEZ, Hacettepe University, Department ofGeological Engineeringii