Akustik emisyon (yayılma) tekniğinin arazi gerilmelerinin belirlenmesinde uygulanabilirliğinin araştırılması

Abstract

Bu tez çalışması, Akustik Emisyon (AE) tekniğinin arazi gerilmelerinin belirlenmesindekullanılabilirliğinin araştırılması ve bu konuya ilişkin literatürde yer alan tartışmalara, birölçüde de olsa, açıklık getirilmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir. Gerek tez kapsamında önçalışma olarak gerçekleştirilen yönlü kaya örnekleri üzerindeki AE deneylerinden, gerekseönceki çalışmalarda varılan sonuçlar dikkate alınarak, konuya yönelik tartışmalı noktalarailişkin araştırmalara ağırlık verilmesi ve bu doğrultuda laboratuvarda önyüklemelere maruzbırakılmış örneklerde tek eksenli yükleme koşulunda AE deneylerinin yapılmasıöngörülmüştür. Bu kapsamda, farklı kaya türlerine ait örnekler derlenmiş ve ayrıcalaboratuvarda harç örnekleri hazırlanmıştır. Bu örneklerin bazı jeomekanik özellikleri tayinedildikten sonra, her örnek grubu için deformasyon ve çatlak ilerlemesi aşamalarıbelirlenmiştir. Bu aşamalar gözönünde bulundurularak belirlenen öngerilme seviyeleriörneklere tek eksenli ve üç eksenli yükleme koşullarında uygulanmıştır. Önyüklemelerdenhemen sonra örnekler üzerinde tek eksenli yükleme koşulunda AE deneyleri yapılmış vegerilmeye bağlı AE aktiviteleri değerlendrilerek Kaiser Etkisi (KE) seviyeleri belirlenmiştir.Ayrıca, önceki yıllarda yapılmış sondajlardan karot örnekleri alınmış ve AE deneyleri buörneklerde de gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalardan elde edilen sonuçlar görgül vekuramsal yaklaşımlar dikkate alınarak değerlendirilmiş ve tek eksenli yükleme koşulundakiAE deneyinden belirlenen KE seviyesinin, deney örneğinin sadece yükleme yönündeetkisinde kaldığı öngerilmeyle değil, diğer yönlerde etkisinde kaldığı gerilmelerle ve ayrıcaörneklerin içerdiği mikroçatlaklarla ilişkili olduğu belirlenmiştir. Bu belirlemelerdoğrultusunda, sınırlamalarına ilişkin hususlar da belirtilerek, KE seviyesinin ifadeedilebileceği bazı eşitlikler önerilmiştir. Yapılan çalışmadan elde edilenler ile literatürdekibazı çalışmaların sonuçları dikkate alınarak, ?yönlü blok örneklerden alınan değişikyönlerdeki karotlarda tek eksenli yükleme koşulunda AE deneyleri yapılarak belirlenen KEseviyelerinin, karotların tek eksenli yükleme yönünde maruz kaldıkları arazi gerilmelerinekarşılık geleceği? yaklaşımıyla elde edilecek sonuçların tartışmalı olacağı görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Akustik Emisyon (AE), Kaiser Etkisi (KE), Arazi gerilmesi, Öngerilme,Griffith kuramı.

This study was performed for the purpose to investigate the applicability of the AcousticEmission (AE) technique to determine in-situ stresses and, to some extent, to clarify thecontroversial issues related to this technique given in literature. By taking intoconsideration the results from both the AE experiments on oriented rock specimens,which were conducted as a preliminary study in the content of this thesis, and fromprevious studies, it was decided to give prime consideration to the contreversial aspects ofthe subject and to perform AE experiment under uniaxial loading conditions on specimenswhich were pre-loaded in laboratory. For the purpose, different types of rock sampleswere collected and mortar samples were prepared. After some geomechanical propertiesof these samples were determined, deformation and crack propagation stages wereidentified for each sample group. On the basis of these stages, pre-stress levels selectedwere applied to the specimens under uniaxial and triaxial conditions. Just after the pre-loadings, AE experiments under uniaxial loading conditions were carried out on thesespecimens and Kaiser Effect (KE) levels were determined. In addition, rock core sampleswere obtained from boreholes drilled in previous years and the AE experiments were alsocarried out on these samples. The results of the tests were evaluated based on sometheoretical and emprical approaches, and it was concluded that the KE levels determinedfrom the AE experiments under uniaxial loading conditions were related to, not only theaxial pre-stresses affecting the rock samples, but also the lateral pre-stresses andmicrocracks involved by the test samples. According to these findings, some equations ofwhich KE levels could be expressed were suggested. These studies and some of those inliterature revealed that the results from the approach, that ?the KE levels determined fromAE experiments under uniaxial loading conditions on cores, which are extracted fromoriented block samples, can be used to determine in-situ stresses (pre-stresses) acting onthe test sample in the direction of uniaxial loading?, are open to discussion.Keywords: Acoustic Emission (AE), Kaiser Effect (KE), In-situ stress, Pre-stress, Griffiththeory.i