Kil içeren kayaların dağılma özelliklerinin arazi koşullarında incelenmesi
Investigation disintegration behavior of clay-bearing rocks under field conditions
Yazar: SEMİHA ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. ZEYNAL ABİDDİN ERGÜLER
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Kil içeren kayalar atmosferik koşullara karşı oldukça hassas olup, bu koşullar altında hızlı bir şekilde parçalanma gösterirler. Bu tür kayaların bulunduğu yerlerde açılan karayolu şevi gibi mühendislik projeleri sıklıkla dip oyulma sorunu ile karşı karşıya kalmaktadır. Günümüze kadar birçok ülkede, özellikle Amerika Birleşik Devletleri'nde, kil içeren kayaların zamanla daha hızlı dağılıp uzaklaşması sonucu can ve mal kaybına neden olan birçok kaya düşmesi sorunu ile karşılaşılmıştır. Kil içeren kayaların dip oyulması hızı ile doğrudan ilişkili olan bu duraysızlık türü ani ve yüksek hızlı olup genellikle uzun yıllar hizmet veren karayolu şevlerinde daha çok tehlike oluşturmaktadır. Karayolu kazı şevlerinde meydana gelen bu ileri boyuttaki dip oyulmadan kaynaklanan duraysızlıkları önceden belirlemek ve gerekli tedbirlerin alınmasını sağlamak için kil içeren kayaların dip oyulma hızlarının doğrudan ölçülmesi veya tahmin edilmesi ilgili projelerin güvenliği açısından oldukça önemlidir. Bu nedenle, bu tez çalışması kapsamında kil içeren kayaların dip oyulma hızlarının arazi koşullarında ölçülmesi ve bu parametrenin kil içeren kayaların diğer indeks ve fiziksel özellikleri ile olan ilişkisinin tespiti amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, kil içeren kayaların bulunduğu ve karayolu şevlerinde dip oyulma probleminin gözlendiği 11 farklı saha, çalışma alanı olarak seçilmiştir. Bu kazı şevlerinde birçok lokasyonda dip oyulma derinlikleri, kil içeren kayaların taze, bozunmamış yüzeylerine yerleştirilen çivilerden farklı tarihlerde alınan ölçümler ile sağlanmıştır. Ayrıca, kazı tarihi bilinen karayolu şevlerinde doğrudan sağlam kaya birimi ile kil içeren kaya arasındaki aşınma miktarı kullanılarak dip oyulma derinlikleri alınmıştır. Ölçüm yapılan lokasyonlarda kil içeren kayaların fiziksel ve duraylılık deneylerinde kullanılmak üzere uygun miktar ve boyutlarda örnekler derlenmiştir. Bu çalışma kapsamında, dip oyulma hızını tahmin etmede, özellikle kil içeren kayaların jeoteknik özellikleri (örneğin, suda dağılma duraylılığı, Atterberg limitleri) dikkate alınmıştır. Yapılan analizlerde, suda dağılmaya karşı duraylılık indeksi ve dağılma indeksi gibi deney sonuçlarının yanı sıra "dağılma oranı (DR)" parametresinin kil içeren kayaların dağılma davranışlarının tespitinde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu analizler sonucunda dip oyulma hızının tahmin edilmesinde kullanılmak üzere istatistiksel olarak anlamlı görgül eşitlikler elde edilmiş olup, "dağılma oranı (DR)" yaklaşımının da kil içeren kayaların dağılma davranışının öngörülmesinde kullanılabileceği saptanmıştır.

Abstract:
Clay-bearing rocks are highly sensitive to atmospheric conditions and rapidly reveal disintegration under these conditions. Engineering projects such as road slopes, where such rocks are located, are often subjected undercutting problems. Up to now, various rock fall problems caused loss of life and property have been encountered in many countries, particularly in the United States, due to the rapid disintegration and erosion of clay-bearing rocks. Such type of instability directly related to undercutting rate of clay-bearing rocks has sudden and high-speed characteristics, and it is more dangerous for highway slopes that have been serving for many years. The direct measurement or prediction of undercutting rate of clay-containing rocks is very important for the safety of the related projects in terms of predetermination of undercutting based instabilities and take required measures in advance. Therefore, it is aimed in this thesis to measure undercutting rate of clay-bearing rocks under field conditions and to determine the relationship between this parameter and other index and physical properties of clay-bearing rocks. For this purpose, 11 different locations in which clay-bearing rocks were found and undercutting problems were observed in the road slopes were selected as the study area. In these road cuts, the depths of undercutting in many locations were obtained by measurements taken at different dates from the nails placed in the fresh of clay-bearing rocks. In addition, the depth of undercutting depth was directly taken by using the amount of erosion between durable rock unit and the clay-bearing rock in the road slopes with known date of excavation. Samples having suitable amount and sizes were collected at the measured locations to be used in physical and durability tests of clay-bearing rocks. In this study, geotechnical properties (e.g., slake durability, Atterberg limits) of clay-bearing rocks were taken into consideration in prediction undercutting rate. In the analyses, the applicability of the results of slake index and slake durability tests as well as the disintegration ratio (DR) in the determination of the disintegration behavior of clay-bearing rocks were investigated. As a result of these analyses, statistically significant empirical equations were obtained to be used to estimate undercutting rate, and it was determined that the approach of "disintegration ratio (DR)" can be used to predict the disintegration behavior of clay-bearing rocks.