Kayaçların kırılganlık indeks değeri ile kaya mekaniği özellikleri arasındaki ilişkinin incelenmesi

Abstract

Kırılganlık kayaçların önemli mekanik özelliklerindendir. Son yıllarda özellikle kazı mekaniği alanında performans tahmininde kullanılan önemli bir parametre haline gelmiştir. Kaya mekaniğinde kaya malzemesinin bir davranışı olarak tanımlanan kırılganlık, günümüzde kazılabilirlik, aşındırıcılık, delinebilirlik, kesilebilirlik ve malzeme olarak kullanılabilirlik vb. konularının anlaşılmasında önemli veriler sağlamaktadır. Kırılganlık çeşitli araştırmacılar tarafından bazı özel test cihazları kullanılarak deneysel olarak bulunabildiği gibi ayrıca kayaçların dayanım özellikleri yardımıyla da ampirik olarak bulunabilmektedir. Bu çalışmanın amacı, Türkiye'nin farklı bölgelerinden alınmış 5 farklı kayaçların kırılganlık özelliklerini fiziksel ve mekanik özellikleri ile karşılaştırmaktır. Bunun için kayaçların kırılganlık özellikleri hem deneysel olarak NTNU tarafından geliştirilen kırılganlık (S20) deneyi ile hem de literatürde yaygın olarak kullanılan kayaçların dayanım özelliklerine dayanan ampirik formüller (B1, B2, B3 ve B4) yardımıyla belirlenmiştir. Daha sonra kayaçların tek eksenli basınç dayanımı, dolaylı çekme dayanımı, nokta yükleme dayanımı, Schmidt çekici sertliği, yoğunluk ve kuru ağırlık kaybı gibi fiziksel ve mekanik özellikleri kaya mekaniği deneyleri ile belirlenerek kırılganlık özellikleri ile karşılaştırılmıştır. Yapılan istatistiksel değerlendirmeye göre S20 kırılganlık değeri ile RL ve IS(50) değerleri arasında güçlü ve anlamlı ilişkiler bulunmuştur.

Brittleness is one of the important mechanical properties of rocks. In recent years, it has become an important parameter used in performance estimation especially in the field of excavation mechanics. The brittleness, which is defined as a behaviour of rock material in rock mechanics, provides important data in understanding the issues such as excavability, abrasiveness, perforability, cuttability and usability as material. Brittleness can be found empirically by various researchers using some special test equipment and also with the help of strength properties of rocks. The purpose of this study is to compare the physical and mechanical properties of five different rocks taken from different regions of Turkey. For this purpose, the brittleness characteristics of the rocks were determined both by the experimentally developed brittleness (S20) test and by the empirical formulas (B1, B2, B3 and B4) based on the strength characteristics of the rocks commonly used in the literature. Then, the physical and mechanical properties of rocks such as uniaxial compressive strength, indirect tensile strength, point loading strength, Schmidt hammer hardness, density and dry weight loss were determined by rock mechanics tests and compared with their brittleness properties. According to the statistical evaluation, strong and significant relationships were found between S20 brittleness value with RL and Is(50) values.