ún
P
üa ro
at f
ú - KayaçlarÕn tanÕmlanmasÕ ve
M GGiriúVÕQÕfl
VÕQÕflandÕrmasÕ - KayaçlarÕn
davranÕúlarÕ
d
Oda
úç sm
in an
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
BÖLÜM 6- KAYAÇLARIN
SINIFLANDIRILMASI VE
MÜHENDøSLøK ÖZELLøKLERø
6.1. Gø5øù:

Yerkabu÷unu oluúturan kayaçlar, mühendislik
ühendis
iúlerinde
rinde
de÷Lúik amaçlar için (yapÕ temelleri, malzeme
vb.)
malze
.)
kullanÕlmaktadÕr.

Temel olma durumunda; do÷abilecek çeúitli olaylara
aylara
(oturma, kabarma, sÕNÕúma, kayma vb.) malzeme olarak
rak
kullanÕlmalarÕ
halinde;
kazÕlabilme,
Lúlenebilme,
e,
parlatÕlabilme
gibi
özellikleri;
kayaçlarÕn
jeolojik
(petrografik, mineralojik, yapÕsal), mekanik (direnç,
elastisite) ve fiziksel (sertlik, özgül a÷ÕrlÕk, porozite vb.)
özellikleriyle yakÕndan ilgilidir.
rÖ
1

ún
KayaçlarÕn yapÕlara ve kazÕlara etkiyen özellikleri

Jeolojik özellikler: Zaman (stratigrafi, paleontoloji), Ortam (homojenlik,
heterojenlik), Taú (litoloji, mineraloji), Doku ve yapÕ (süreksizlik), Jeohidroloji.

Kimyasal özellikler: Bileúim, Erime, AyrÕúma, Suya karúÕ davranÕú.

Fiziksel özellikler: Birim hacim a÷ÕrlÕk (özgül a÷ÕrlÕk), Do÷al su muhtevasÕ, Su
emme, Porozite, Permeabilite, Kapilarite, Doygunluk derecesi.
P
üa ro
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
AY
A
N
ot
la


Mekanik özellikler: BasÕnç-çekme-kesme-burulma-nokta yük-e÷ilme direnci
ve Elastik modülleri

Teknolojik özellikler: Kesilebilme, KÕUÕlabilme, Delinebilme, PatlatÕlabilme,
øúlenebilme, Tünel açÕlabilme

Ekonomik özellikleri
Ekon
Deneylerden elde edilen sonuçlara göre;
Deneyl

Çeúitli kayaçlarÕn
Ç
kay
temel olma yönünden, sa÷lamlÕklarÕ, duraylÕOÕklarÕ ve
eme karúÕ
ka dayanÕklÕOÕk derecesi,
depreme

Çeúitli kayaçlarÕn yeraltÕ sularÕQÕ depolama ve verme özellikleri
Ç

KayaçlarÕn yapÕ
Ka
ap malzemesi
zeme olma de÷erleri ve endüstride kullanÕlma nitelikleri
beli
belirlenir.
6.2. KAYAÇLARIN TANIMLANMASI
LANMA
1. Kaya malzeme özellikleri
•
Renk
•
Doku
Dane boyu
Di÷er dokusal özellikler ve fabrik
•
AyrÕúma durumu
•
DayanÕm
2. Kaya kütle özellikleri
•
YapÕ
•
Süreksizlikler
•
AyrÕúma profili
rÖ
2
YAPISAL ÖZELLøKLER
ún
1. KÕvrÕmlar
Katmanlar (yatay-düúey-e÷imli)
6Õk kÕvrÕm
Geniú kÕvrÕm
Antiklinal
Senklinal
SÜREKSøZLøK DURUMU
* Masif Kayaçlar
* KalÕn tabakalÕ kayaçlar
* LaminalÕ kayaçlar
* Mikro çatlaklÕ kayaçlar
* ÇatlaklÕ kayaçlar
* FaylÕ kayaçlar
* KÕvrÕmlÕ kayaçlar
P
üa ro
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
i
2. Faylar
Bindirmeler
Ters faylar
Normal faylar
Enine
– boyuna kesenler
En
Dayklar
AYRIùMA PROFø/ø
3. Süreksizlik
üreksiz düzlemleri
Tabaka
Tabak
Eklem
.ÕUÕk
.
Foliasyon
Foli
ùistozite
ù stozit
4. Aktif fayl
faylar
Depremsellik
eprem
6.3. KAYAÇLARIN SINIFLANDIRILMASI
LANDIRIL
SI
I. LøTOLOJøK SINIFLANDIRMA
A) ORø-øNLERøNE GÖRE
a) Sedimanter kayalar
b) Magmatik kayalar
c) Metamorfik kayalar
B) BøLEùøMLERøNE GÖRE
C) YAPISAL ÖZELLøKLERøNE GÖRE
a) Tabaka kalÕnlÕklarÕna göre
b) Çatlak ara uzaklÕklarÕna göre
c) Çatlak aralÕ÷Õna göre
d) Çatlak yüzeyi pürüzlülü÷üne göre
II. KAYAÇLARIN AYRIùMA DERECELERøNE GÖRE SINIFLANMASI
III. KAYA KALøTESøNE GÖRE SINIFLAMA (RQD)
IV. Fø=øKSEL ÖZELLøKLERøNE GÖRE SINIFLAMA
A) POROZøTEYE GÖRE
B) GEÇøRGENLøöE GÖRE
C) SERTLøöE GÖRE
a) Çizme deneyi ile
YA
tla
rÖ
b) øz bÕrakma deneyi ile
c) SÕçrama (geri tepme) deneyi (SCHMøDT çekici) ile
V. MUKAVEMET ÖZELLøKLERE GÖRE SINIFLAMA
A) TEK EKSENLø BASINÇ DøRENCøNE GÖRE
B) NOKTA YÜK DøRENCøNE GÖRE
VI. ELASTøK ÖZELLøKLERE GÖRE
3
)ø=øKSEL ÖZELLøKLERøNE GÖRE SINIFLAMA
a- KayaçlarÕn poroziteye göre sÕQÕflanmasÕ
ún
Pr
üa
o
at f.
M
üh
.
O
úç sm
in an
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
e AY
A
N
ot
la
rÖ
b- KayaçlarÕn geçirgenli÷ine göre sÕQÕflanmasÕ
mas
4
c- KayaçlarÕn sertli÷ine göre sÕQÕflanmasÕ
ún
P
üa ro
at f
M
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol ú V
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
rÖ
MEKANøK ÖZELLøKLERøNE GÖRE
RE SINIFLAMA
SINIF
a- KayaçlarÕn mukavemet özelliklerine göre sÕQÕflandÕUÕlmasÕ
ÕUÕ as
KAYAÇLARIN DøRENCøNE ETKøYEN
KøYEN FAKTÖRLER
FA
* Bileúim ve doku,
* Kristallenme derecesi,
* Kenetlenme derecesi,
* Çimentolanma derecesi ve çimentonun türü,
* Süreksizlikleri,
* Porozitesi,
* Doygunluk derecesi,
* Anizotropisi,
* KayacÕn ayrÕúma derecesi.
5
ún
üa
at
P
M
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
ot
la
rÖ
6
ún
Pr
üa
o
at
M
üh
.O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol ú V
oj R ú
KA
Y
A
s
N
ot
la
rÖ
Kayaçlar için
Kay
çin tek
te eksenli
senli basÕnç
bas
dayanÕPÕ sÕQÕflanmasÕQÕn karúÕlaúWÕUÕlmasÕ
7
ún
P
üa ro
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol ú V
YA
tla
rÖ
8
b- KayaçlarÕn Modül oranÕna göre sÕQÕflanmasÕ
ún
P
üa ro
at f
M
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol ú V
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
rÖ
KayaçlarÕn bazÕ fiziko-mekanik özelliklerine
erine göre sÕQÕflandÕUÕlmasÕ
andÕU mas
SINIFLAMA
PARAMETRE
Birim A÷ÕrlÕk
Tek eksenli basÕnç
Tek eksenli basÕnç
Nokta yükleme
Nokta yükleme
E modülü
Modül oranÕ Esta/tek
Porozite
Porozite
Porozite
Mineral boyutu
Sismik hÕz
%ø5øM
kN/m3
MPa
MPa
MPa
MPa
GPa
%
%
%
mm
km/s
Çok düúük
2,4
1-5
<25
0,1
<1
10
Düúük
2,4-2,6
1-15
25-50
0,1-03
1-2
10-30
200
0,5
0,5-2,0
çok kompakt az boúluklu
<1
1-2,5
0,02
0,02-0,6
2,5
2,5-3,5
Orta
yüksek çok yüksek
2,6-2,8 2,8-3,0
3
15-50
50-120
120
50-100 100-200
>200
0,3-1,0
1-3
3
2-4
4-8
>8
30-70
70-100
100
200-500
500
2-5
5-20
20
orta boú. oldukça boú. çok boú.
2,5-5
5-10
10-20
0,6-6
6-20
20
3,5-5
5-7
7
katÕ toprak çok yumúak kaya yumuúak
Schmidt sertlik çekici geri tepme
16-20
20-24
24-30
sert kaya
çok sert
30-45
45-60
REFERANS
NBG 1985
SRM, 1981
ISRM,
Miller, 1966
196
Deer ve Miller,
82
ISRM, 1982
Bienniawski, 1975
ISRM, 1983
NBG 1985
NBG 1985
çok fazla boú.
>20: Moos-Guervain,1948
NBG 1985
NBG 1985
De Beer, 1967
fevkalade sert >60
9
ún
Pr
üa
o
at
M
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
rÖ
6.4. KAYAÇLARIN DAVRANIùLARI:
ANIùLAR
Sedimanter Kayaçlar



Sedimanter kayaçlarÕn NÕUÕlmaya ve basÕnca karúÕ
arúÕ göste
gösterdikleri direnç,
nerallerin suya karúÕ
úÕ
“konsolidasyon” derecesine ve içerlerinde bulunan “minerallerin
alker çimentolu
çimen
olan hassasiyetine” ba÷OÕGÕr. Buna göre kil, marn, jips ve kalker
gre
úÕ az direnç
re
ve konglemeralar, bilhassa sulu ortamlarda basÕnca karúÕ
ba
kad
gösterirken, silis çimentolu kuvarsitler dayanÕklÕ olup, granit ve bazalt
kadar
sa÷lamdÕr.
Kil ve úeyller, içerlerindeki kil minerallerinin cinsine göre, az veya çok
eri
miktarda, su emdi÷inde gevúer ve ayrÕúÕrlar; dirençleri ve taúÕma güçleri
azalÕr. Kuru iken sahip olduklarÕ sa÷lamlÕk kaybolur. Bundan dolayÕ, temel
inúaatÕnda bu gibi kütleler, suya karúÕ tecrit edilmeli, gelmesi muhtemel suyun
drenajÕ düúünülmelidir.
Kalkerler; yapÕ taúÕ, kireç, agrega ve mÕFÕr olarak kullanÕOÕr. Bu iúlerde
kullanÕlacak kalkerlerin, porozitelerinin, su emmelerinin (en çok % 3) ve
DúÕnmalarÕQÕn az; basÕnca karúÕ dirençlerinin 20MPa dan fazla olmasÕ gerekir.
Temel ve baraj inúaatlarÕnda kalkerlerdeki çatlak sistemleri ve erime
boúluklarÕ, detaylarÕ bir úekilde araúWÕUÕlmalÕGÕr.
10
Ma÷matik Kayaçlar

ún
Pr
Derinlik ma÷matik kayaçlar, umumiyetle çatlak ve fisürleri ihtiva
ederlerse de taze ve ayrÕúmamÕú olduklarÕ zaman kÕUÕlmaya ve basÕnca
karúÕ yüksek bir direnç (150-200 MPa) gösterirler. Bu takdirde her türlü
mühendislik iúlerine elveriúlidir. Beton ve di÷er yapÕ malzemesi için iyi
bir kaynaktÕr. Bu gibi kayaçlarÕn üzerinde inúaat yaparken, içerlerindeki
minerallerin ayrÕúma derecesine, çatlak ve faylara, bilhassa çatlak ve
faylar boyunca minerallerin ayrÕúÕp ayrÕúmadÕ÷Õna dikkat edilmesi
gerekir. Direnç, ayrÕúma derecesi ile orantÕOÕ olarak de÷Lúir.
Yüzey veya yüzeye yakÕn ma÷matik kayaçlarÕn fiziksel özellikleri çok
÷Lú
de÷Lúken
oldu÷undan kullanÕlmadan ve üzerinde inúaat yapmadan
evve
evvel detaylÕ bir úekilde incelenmelidir. Bir çok lavlar ve bazÕ
a
ar derinlik kayaçlarÕ kadar sa÷lamdÕr. Fakat volkanik tüfler ve
aglomeralar
breúler;
re
boúl
boúluklu, killi ve cürufumsu olduklarÕ zaman güvenilmemelidir.
ønce volkanik
volkanik malzemeden oluúmuú tüfler, kolayca ayrÕúWÕklarÕndan ve
b
m
bentonitit killeri meydana
getirdiklerinden dolayÕ, taúÕma güçleri ve dÕú
etkile karúÕ
ú dirençleri çok azdÕr.
etkilere
üa
o
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la

Metamorfik Kayaçlar


Metamorfik kayaçlardan, bilhassa ayrÕúPÕú úistler
stle úistiy
úistiyet düzlemleri
mleri
i lerind malzeme
boyunca, kolayca parçalandÕ÷Õndan mühendislikk iúlerinde
plama taúlarÕndan
taú
olarak kullanÕlmaz. Mermerler, en önemli inúaat ve kaplama
biridir.
Temel bakÕPÕndan metamorfik kayaçlar, ayrÕúmamÕú olmak úartÕ
artÕ ile çok
emleri
sa÷lamdÕr. Büyük kazÕ Lúlerinde, ayrÕúPÕú NÕVÕmlar úistiyet düzlemleri
boyunca kayabilir. Bundan dolayÕ tahkim edilmelidir (desteklenmelidir).
).
AyrÕúma yoksa ve kayma yüzeyleri kille dolmamÕúsa, deste÷e gerekk
yoktur. Bu tip kayaçlardaki kazÕlarda, bilhassa iklim uygun oldu÷u
zaman, kÕsa zamanda, ayrÕúma dolayÕVÕyla hacim de÷Lúmesi ve basÕnç
artmasÕ meydana gelmektedir. Tünel ve baraj inúaatÕnda bu hususlara
dikkat edilmelidir.
rÖ
11
ún
Pr
EKLER:
KAYAÇLARIN MUKAVEMET DENEYLERø
üa
o
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
Tek Eksenli BasÕnç Direnci
ka úÕ gös
enç olarak
o ak
Bu deney, kayaç numunelerinin kÕUÕlmaya karúÕ
gösterdikleri direnç
÷lam ÷Õ hakkÕnda
Õnda da bir bilgi
bilg verir
tanÕmlanmaktadÕr. Baúka bir deyiúle kayacÕn sa÷lamlÕ÷Õ
ve kayacÕn taúÕyabilece÷i yüklerin hesaplanmasÕ için yapÕOÕr.
Deneyde boy / çap ( L/D ) oranÕ 2,5-3,0 arasÕnda olacak úekilde
alt ve
kilde hazÕrlanmÕú,
hazÕrla
e
üst yüzeyleri birbirine paralel, yan yüzeyleri pürüzsüzdür ve herhangi
rhangi bir kÕUÕk ve
çatlak içermeyen karot örnekleri kullanÕOÕr.
ıc = Pf/Af
Pf: Yenilme anÕnda kaydedilen yük
Af: Silindirik örne÷in kesit alanÕ
TAù CøNSø
RENC
BASINÇ DøRENCø
Pa
ıc MPa
Bazalt
150-270
Granit
100-200
Mermer
60-200
Trakit- Andezit
130
KumtaúÕ- ÇakÕltaúÕ
45-75
KireçtaúÕ
5-35
Tüf, Lav
20-70
Traverten
25-75
Yumuúak taúlar
5-15
rÖ
12
Nokta Yükü DayanÕP øndeksi Deneyi
ún
Pr
Bu deney, kayaçlarÕn özelliklerini belirlemek, sÕQÕflamasÕQÕ yapmak ve kayanÕn do÷al
durumunu daha iyi anlamak için yapÕlan indeks deneylerden biridir. Deney
sonuçlarÕndan dolaylÕ olarak kaya maddesinin basma ve çekme dayanÕPÕ da
hesaplanabilmektedir.
Bu deney;
a) Çapsal deney (L/ D>1; tercihen L/D 1.0-1.4)
b) Eksenel deney (W/D oranÕ 0.3-1.0)
c) Blok ve düzensiz örneklerde deney (D ve W oranÕ 0.3 ile 1.0, tercihen 1’e
yakÕn) olmak üzere, üç farklÕ úekilde yapÕlabilmektedir.
üa
o
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
Is = P / De2
Anizotropi gösteren kayaçlarda
rÖ
26
13
Çekme direnci deneyi: ıç
ıc =k.ıc
0,1<k<0,25
1. Do÷rudan (direkt): ıc=P/A
ún
Pr
2. DolaylÕ (En direkt) (Brasilian deneyi): ıç=2P/ʌDL
üa
o
at f.
M D
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
rÖ
Kesme (Kayma) direnci
Laboratuvarda; a) Kesme kutusu
b) Üç eksenli basÕnç deneyi
Arazide; Hidrolik krikolarla yatay kuvvet uygulanarakk yapÕOÕr.
Üç eksenli basÕnç deneyi
įf=c+ıtgØ (Mhor-Coulomb, 1776)
28
14
Burulma Direnci
S0=16M cʌD3
ún
Pr
S0: KayanÕn burulma direnci (kg/cm 2)
Mc: Numuneye uygulanan moment (kg.cm)
D: Numunenin çapÕ
üa
o
at f.
M Dr
üh
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
29
rÖ
15
Download

PProfof PPr P sman Osmdasm Sİİ VRV İ YA KAYA İnşaat t M İ çin