Ayrışmanın Çınarcık barajı göl alanındaki (Bursa) ultramafik kayaçların mühendislik özelliklerine etkisi
The effect of weathering to the engineering properties of ultramafic rocks in Cinarcik dam reservoir area (Bursa)
Yazar: ÖMER ÜNDÜL
Danışman: PROF.DR. ATİYE TUĞRUL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Bu çalısmada; ayrısmanın ultramafik ve mafik kayaçların mühendislik özelliklerineetkileri arastırılmıstır. Baraj yerlerinde kayaçların ayrısmasının özellikle yamaç vesevlerde duraysızlık sorunları ve erozyona neden oldugu bilinmektedir. Bu arastırmanınamacı; dunit, piroksenit ve diyorit türü kayaçların ayrısmaya baglı olarak mühendisliközelliklerindeki degisimlerini nedenleriyle birlikte ortaya koymaktır. Bu amaçla,arastırmalar için Çınarcık Barajı göl alanında yüzeylenen ultramafik ve mafik kayaçlarseçilmistir. Yapılan arazi çalısmaları sırasında, öncelikle farklı kayaç türleri ayrısmaderecelerine göre sınıflanmıs ve örneklemeler yapılmıstır. Arazi çalısmaları sırasındaayrıca jeofizik yöntemlerden elektrik özdirenç yöntemi kullanılarak ayrısmaprofillerindeki özdirenç degisimleri saptanmaya çalısılmıstır.Arazi çalısmaları ve petrografik çalısmalar ile ayırtlanan dunit, piroksenit ve diyorit türükayaçlar üzerinde detaylı arastırmalar yapılmıstır. Farklı ayrısma derecelerindeki bukayaç gruplarına ait örnekler üzerinde öncelikle petrografik, mineralojik ve kimyasalincelemeler yapılarak, ayrısmaya baglı olarak bu örneklerin mineralojik ve kimyasalbilesim, doku vb özelliklerindeki degisimler ortaya konmustur. Petrografik çalısmalarile ayrıca mikropetrografik indeks ve mikroçatlaklar ile ilgili indeksler hesaplanmıstır.Daha sonraki asamalarda, petrografik özellikleri belirlenen örneklerin özgül agırlıkları,kuru ve doygun birim hacim agırlıkları, etkin ve toplam gözeneklilikleri, su emmedegerleri, suda dagılmaya karsı duraylılık indeksleri, P dalga hızları, tek eksenli sıkısmadayanımları ve Schmidt çekici geri sıçrama degerleri hesaplanmıstır. Tüm deneyselçalısmalar; orta derecede ayrısma zonuna kadar orjinal kayaç ve çekirdek taslarıüzerinde, bu ayrısma derecesinden sonra çekirdek tasları ve ayrısmıs malzemenin herikisi üzerinde yürütülmüstür. Ayrıca, deneysel çalısmaların bir kısmında vedegerlendirme asamasında, özellikle ileri derecede ayrısmıs seviyeler ve tamamenayrısmıs seviyelerde ayrık malzemelerin bulunmasından dolayı çekirdek tasları ayrıkmalzeme ile birlikte degerlendirilmistir.Elde edilen verilerin degerlendirilmesi sonucunda; incelenen kayaçların ayrısmaya baglıolarak petrografik, mineralojik, kimyasal, fiziksel ve mekanik özelliklerinde önemlidegisikliklerin oldugu saptanmıstır. Mikropetrografik indeks, özgül agırlık, kuru vedoygun birim hacim agırlık, tek eksenli sıkısma dayanımı, Schmidt çekici geri sıçramadegerleri, P dalga hızı degerleri ve suda dagılmaya karsı duraylılık indeksi ayrısma ileazalma gösterirken, kızdırma kaybı, mikroçatlak indeksi, mikroçatlak yogunlugu,mikroçatlak yayılımı, toplam ve etkin gözeneklilik ile agırlıkça su emme degerleri artısgöstermektedir. Özellikle dunit ve piroksenitlerde orta derecede ayrısmadan sonraserpantinlesmenin artması sebebiyle, birim hacim agırlıklarda belirgin düsüsler,porozite ve su emme degerlerinde belirgin artıslar gözlenmistir. Diyoritlerde ise, kayaçdokusunun ayrısmaya baglı olarak zayıflaması ile az ayrısmıs seviyeden sonra özelliklesuda dagılmaya karsı duraylılık indeksleri belirgin azalmalar göstermektedir. Ayrıcabirim hacim agırlık ve özgül agırlık degerlerinde de azalmalar gözlenmistir.Yapılan istatistiksel degerlendirmelere göre; kızdırma kaybı, kuru ve doygun birimhacim agırlık, özgül agırlık, P dalga hızları ile tek eksenli sıkısma dayanımı basta olmaküzere, etkin gözeneklilik ve su emme degerleri arasında istatistiksel olarak korelasyonkatsayıları yüksek, anlamlı iliskiler saptanmıstır. Bu nedenle, bu ölçütler incelenenkayaçların ayrısma derecelerini belirlemede kullanılabilirler.

Abstract:
In this study, the effect of weathering to the engineering properties of ultramafic rockswere investigated. It is widely known that the weathering of the rocks cause slopeinstabilities and erosion in dam sites. The main aim of this study is to determine thechanges in engineering properties of dunite, pyroxenite and dioritic rocks due to theweathering processes. For this purpose, the ultramafic and mafic rocks in Çınarcık DamReservoir area were selected. First stage of the study was started by the field works.Classification and sample collection formed the first stage of the study. during the fieldstudies geophysical surveys were also carried out to assess the change of electricalproperties of different weathering grades.Detailed investigations were performed on dunite, pyroxonite and diorites which wereclassified by the field observations and petrographical studies. The changes on thepetrographical, mineralogical and chemical properties due to weathering weredetermined. Micropetrographical index and indexes related with the microcracks werealso calculated during petrographical analysis. Specific gravity, dry and saturated unitweights, water absorption, porosity, slake durability index, P wave velocities, uniaxialcompresive strength and Shmidt hammer rebound values were determined.Experimantal studies were carried out on fresh rock and corestones.During the evaluation stage noticeable changes were determined on petrographical,mineralogical, chemical, physical and mechanical properties due to weathering. Thevalues of micropetrographical index, specific gravity, dry and saturated unit weights,uniaxial compressive strength, Schmidt rebound value, P wave velocities and slakedurability index decreases while loss on ignition, microfracture indexes, porosity andwater absorption values increases due to weathering.According to the statistical analyses; there are good correlations with high correlationcoefficients between the loss on ignition, specific gravity, dry and saturated unit weight,ultrasonic wave velocity and uniaxial compressive strength. For this reason, all theseparameters can be use for defining weathering grades of the rocks safely.