Disk makaslama indeks deneyinde boyut etkisinin ve yenilme mekanizmasının araştırılması ve deneyin diğer indeks deneyleriyle karşılaştırılması

Abstract

DİSK MAKASLAMA İNDEKS DENEYİNDE BOYUT ETKİSİNİN VE YENİLME MEKANİZMASININ ARAŞTIRILMASI VE DENEYİN DİĞER İNDEKS DENEYLERİYLE KARŞILAŞTIRILMASI Selma Sülükçü Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Uygulamalı Jeoloji Anabilim Dalı ÖZ Zayıf ve sık aralıklı süreksizlik düzlemlerini içeren kayaçlarda tek eksenli sıkışma dayanımının tayini için uluslararası deney standartlarına uygun örnek hazırlanması güç bir işlemdir. Bu sorunun giderilebilmesi amacıyla kullanılagelen indeks deneyler için de bazı sınırlamalar geçerlidir. Bu çalışma; bir indeks deney olarak önerilen disk makaslama dayanım indeksi (BPI) deneyinde boyut etkisi üzerine yapılmış önceki çalışmalara katkı sağlanması, deney örneklerinin yenilme mekanizmasının incelenmesi ve tek eksenli sıkışma dayanımının dolaylı yoldan tahmininde BPI'nin diğer indeks parametrelerle karşılaştırılması amacıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında, çok sayıda BPI deneyinin yanısıra, tek eksenli sıkışma ve dolaylı yoldan çekilme dayanımı, nokta yükü dayanım indeksi ve Schmidt çekici deneyleri yapılmış ve bazı örneklerin elastik parametreleri tayin edilmiştir. Ayrıca yenilmenin mekanizması sayısal çözümleme teknikleriyle araştırılmıştır. Deney verilerinin önceki çalışmanın verileriyle birlikte değerlendirilmesi sonucunda BPI deneyinde boyut etkisinin dikkate alınması gerektiği bu çalışmada da gözlenmiş ve daha önce bu amaçla önerilen ilişkiler daha geniş bir veri tabanı kullanılarak güncelleştirilmiştir. Sayısal çözümlemeler, yenilmenin örneğin üst kısımlarında başladığını ve yük artışına bağlı olarak tabana doğru ilerlediğini; sıkışma gerilimlerinin yenilme yüzeyinin alt kesimlerinde, çekilme gerilimlerinin ise, üst kesimlerde ve bükülme nedeniyle tabanda geliştiğini göstermiştir. Ayrıca yenilme yüzeyi boyunca makaslama geriliminin yenilme yüzeyinin alt ve üst kesimlerinde yoğunlaştığı anlaşılmıştır. Bu sonuçlar ve analitik değerlendirmeler, deneyin salt makaslama dayanımı tahmininden ziyade bir dayanım indeksi deneyi olarak kullanılabileceğine işaret etmektedir. Yapılan istatistiksel değerlendirmelerden, tek eksenli sıkışma dayanımının dolaylı yoldan tahmininde, BPI'nin diğer indeks parametrelere oranla deneysel verilere çok daha yakın sonuç verdiği de anlaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Boyut düzeltme katsayısı, disk makaslama dayanım indeksi, kaya kütlesi sınıflaması, nokta yükü dayanım indeksi, sayısal çözümleme, tek eksenli sıkışma dayanımı Danışman: Prof. Dr. Reşat ULUSAY, Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Uygulamalı Jeoloji Anabilim Dalı

INVESTIGATION OF SIZE EFFECT AND FAILURE MECHANISM IN BLOCK PUNCH INDEX TEST, AND COMPARISON OF THE TEST WITH OTHER INDEX TESTS Selma Sülükçü Hacettepe University, Geological Engineering Department, Applied Geology Division ABSTRACT In weak rocks with closely spaced discontinuity planes, preparation of sample suitable for international test standards for the determination of uniaxial compressive strength is a difficult process. Some limitations also exist for the index tests used in order to eliminate this problem. This study is carried out to contribute the previous studies on the size effect in block punch index (BPI) test suggested as an index test, to investigate failure mechanism of test samples and to compare the BPI test with some other index tests for the estimation of uniaxial compressive strength. In addition to a number of BPI tests, uniaxial compressive strength, tensile strength, point load strength index, Schmidt rebound number and elastic constants of the samples and elastic constants of some rock types are determined througout the study. Besides failure mechanism of BPI samples is also investigated by numerical methods. Test results combined with those from previous studies indicated that size effect should be considered in BPI test, and equations previously proposed for size corrections are modified based on a large database. The results of numerical analysis revealed that failure initiates at the upper surface of the sample and progresses towards its bottom depending on increment in load; compressive stresses appear at lower part of the failure surface, while tensile stresses develop at lower part of failure surface and at its bottorn due to bending. These results and analytical assessments indicate that the BPI test can be used as a strength index test rather than a test to determine pure shear strength. Based on the statistical analyses, BPI yields better results when compared to other index tests for indirect estimation of uniaxial compressive strength. Key Words: Size correction factor, block punch index, rock mass classification, point-load strength index, numerical solutions, uniaxial compressive strength. Advisor; Prof. Dr. Reşat ULUSAY, Hacettepe University, Geological Engineering Department, Applied Geology Division