İstanbul Batı Yakasındaki Karbonifer Yaşlı Kayaçların Dayanım Özellikleri ve Yenilme Süreçleri


ÜNDÜL Ö. , AYSAL N.

67. Türkiye Jeoloji Kurultayı, Ankara, Turkey, 14 - 18 April 2014, vol.1, no.1, pp.630-631

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Volume: 1
  • City: Ankara
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.630-631

Abstract

Many engineering applications on surface and subsurface encounter the variations of

mechanical properties of sedimentary rocks even in very close distances. During the

sedimentation processes many factors affect the constituents and the texture of sedimentary

rocks. As a consequence the mechanical behavior of these rocks varies.

In this study the change of the mechanical properties of some sedimentary rocks selected from

the western part of Istanbul are investigated from the view of mineralogical, petrographic

and microstructural features. In this investigation it is aimed to determine the effects of

mineralogical and petrographic data which are obtained during the preliminary studies of

engineering projects, to the strength parameters which will be used for application stage. The

investigation was initiated by determining the peak strength and crack initiation threshold,

besides the deformation characteristics (e.g. Young’s modulus and Poisson’s ratios) were also

obtained. X-Ray Diffraction (XRD) analyses were conducted to identify the mineralogical

composition. During thin section studies the orientation and distribution of micro- and

macro-cracks were analyzed, besides the dimensions and spatial distribution of mineral

grains were determined. The synthesis of mechanical tests results, mineralogical data and

petrographic data revealed that the peak strength and crack initiation thresholds are strongly

influenced by the content of minerals which are relatively larger in size than the overall grain

size of the whole specimen, the cracks are formed along the boundaries of larger grains and

surrounding matrix and also with increasing heterogeneous structure the UCS and CI values

decreases. According to these results, during the determination of excavation methods and

support systems in underground excavation, the crack initiation values with the unconfined

compressive strength which are obtained during the preliminary studies should be taken

into account. On the other hand the Young’s modulus and Poisson’s ratios are found to vary

due to the proportional and spatial distribution of fine grained matrix which is composed of

minerals with a grain size below 500μm. This situation reveals that the deformations in the

underground excavations are controlled by the matrix for such rock types.

Yüzeyde ve yeraltında gerçekleştirilen pek çok mühendislik çalışmasında, sedimenter

kayaçların mekanik özelliklerinin çok yakın mesafelerde dahi değişimler gösterdiği

bilinmektedir. Kayaçların çökelme süreçlerindeki pek çok etken kayaç bileşenlerini ve

dokularını etkilemekte, dolayısıyla bu kayaçların mekanik özellikleri değişim göstermektedir.

Bu çalışmada, İstanbul batı yakasından seçilen sedimenter kayaçların mekanik özelliklerindeki

değişimler, mineralojik, petrografik ve mikrofabrik özellikleri açısından ayrıntılı olarak

araştırılmıştır. Bu araştırmada, mühendislik projeleri ön çalışmalarında elde edilen mineralojik

ve petrografik verilerin, uygulama aşamasında değerlendirilecek dayanım parametrelerine

etkilerinin ortaya konması amaçlanmıştır. Araştırmaya kayaçların tek eksenli sıkışma

dayanımları (UCS) ve kırıklanma başlangıcı (CI) seviyelerinin tayin edilmesiyle başlanmış,

ayrıca deformabilite özellikleri de (Young modulü, Poisson oranı) belirlenmiştir. Mineralojik

bileşemin tespit edilebilmesi için X-ışını kırınımı (XRD) analizleri gerçekleştirilmiştir. İnce

kesit çalışmaları sırasında mikro- ve makro çatlakların yönelimleri ve dağılımları analiz

edilmiş, ayrıca kayacı oluşturan minerallerin boyutları ve alansal dağılımları belirlenmiştir.

Mekanik deney sonuçları, mineralojik ve petrografik veriler değerlendirildiğinde tek eksenli

sıkışma dayanımının ve kırıklanma başlangıcı değerlerinin kayacı oluşturan mineraller

içerisindeki diğer mineral tanelerine göre nispeten daha büyük taneler tarafından etkilendiği,

kırıkların iri taneler ile onları çevreleyen hamur arasında geliştiği ve heterojen yapının

artmasıyla UCS ve CI değerlerinin azalma gösterdiği sonucuna varılmıştır. Bu sonuçlara göre,

yeraltı yapılarında kazı yöntemleri ve destek sistemlerinin belirlenmesinde, ön çalışmalarda

elde edilen tek eksenli sıkışma dayanımlarının yanı sıra kırıklanma başlangıcı değerlerinin

mutlaka göz önününde bulundurulması gerekmektedir. Bunun yanı sıra, Young modulü ve

Poisson oranı değerlerinin 500 μm’den küçü minerallerin oluşurduğ ince taneli hamurun

alansal ve oransal dağıııile değşiğ belirlenmişir. Bu durum, yeraltıkazıarıdaki

deformasyonları bu tip kayalardaki hamur malzemesi tarafıdan kontrol edildiğni ortaya

koymaktadı.