ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Ahmet TEYMEN ...

136 Pages·2005·5.98 MB·Turkish

ÇUKUROVA ÜN(cid:1)VERS(cid:1)TES(cid:1)
FEN B(cid:1)L(cid:1)MLER(cid:1) ENST(cid:1)TÜSÜ

YÜKSEK L(cid:1)SANS TEZ(cid:1)

Ahmet TEYMEN

BAZI KAYAÇLARIN PETROGRAF(cid:1)K, F(cid:1)Z(cid:1)KSEL VE MEKAN(cid:1)K
ÖZELL(cid:1)KLER(cid:1) ARASINDAK(cid:1) (cid:1)L(cid:1)(cid:2)K(cid:1)LER(cid:1)N (cid:1)NCELENMES(cid:1)

MADEN MÜHEND(cid:1)SL(cid:1)(cid:3)(cid:1) ANAB(cid:1)L(cid:1)M DALI

ADANA, 2005
ÇUKUROVA ÜN(cid:1)VERS(cid:1)TES(cid:1)
FEN B(cid:1)L(cid:1)MLER(cid:1) ENST(cid:1)TÜSÜ
BAZI KAYAÇLARIN PETROGRAF(cid:1)K, F(cid:1)Z(cid:1)KSEL VE MEKAN(cid:1)K
ÖZELL(cid:1)KLER(cid:1) ARASINDAK(cid:1) (cid:1)L(cid:1)(cid:2)K(cid:1)LER(cid:1)N (cid:1)NCELENMES(cid:1)

Ahmet TEYMEN
YÜKSEK L(cid:1)SANS TEZ(cid:1)

Ç.Ü
FEN B(cid:1)L(cid:1)MLER(cid:1) ENST(cid:1)TÜSÜ
MADEN MÜHEND(cid:1)SL(cid:1)(cid:3)(cid:1) ANAB(cid:1)L(cid:1)M DALI

Bu tez 01 / 08 / 2005 tarihinde a(cid:4)a(cid:5)ıdaki jüri üyeleri tarafından oybirli(cid:5)i ile
kabul edilmi(cid:4)tir.

(cid:1)mza:………………… (cid:1)mza:…………………. (cid:1)mza:……………………...
Prof. Dr. Mesut ANIL Doç.Dr. Alaettin KILIÇ Yrd.Doç.Dr. Ergül YA(cid:2)AR
JÜR(cid:1) BA(cid:2)KANI DANI(cid:2)MAN ÜYE

(cid:1)mza:………………………….... (cid:1)mza:…………………………..
Yrd. Doç. Dr. A. Mahmut KILIÇ Yrd. Doç. Dr. Hakan GÜNEYL(cid:1)
ÜYE ÜYE

Bu tez Enstitümüz Maden Mühendisli(cid:3)i Anabilim Dalında hazırlanmı(cid:4)tır.
Kod No:
Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ
Enstitü Müdürü
(cid:1)mza ve Mühür

Bu çalı(cid:4)ma Çukurova Üniversitesi Bilimsel Ara(cid:4)tırma Projeleri Birimi
tarafından desteklenmi(cid:4)tir.
Proje No: FBE. 2004. YL.1

Not: Bu tezde kullanılan özgün ve ba(cid:4)ka kaynaktan yapılan bildiri(cid:4)lerin, çizelge, (cid:4)ekil ve foto(cid:3)rafların
kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.
ÖZ
YÜKSEK L(cid:1)SANS TEZ(cid:1)
BAZI KAYAÇLARIN PETROGRAF(cid:1)K, F(cid:1)Z(cid:1)KSEL VE MEKAN(cid:1)K
ÖZELL(cid:1)KLER(cid:1) ARASINDAK(cid:1) (cid:1)L(cid:1)(cid:2)K(cid:1)LER(cid:1)N (cid:1)NCELENMES(cid:1)

Ahmet TEYMEN
ÇUKUROVA ÜN(cid:1)VERS(cid:1)TES(cid:1)
FEN B(cid:1)L(cid:1)MLER(cid:1) ENST(cid:1)TÜSÜ
MADEN MÜHEND(cid:1)SL(cid:1)(cid:5)(cid:1) ANAB(cid:1)L(cid:1)M DALI

Danı(cid:4)man: Doç. Dr. Alaettin KILIÇ
Yıl: 2005, Sayfa: 108
Jüri: Prof. Dr. Mesut ANIL
Doç. Dr. Alaettin KILIÇ
Yrd. Doç. Dr. Ergül YA(cid:2)AR
Yrd. Doç. Dr. A. Mahmut KILIÇ
Yrd. Doç. Dr. Hakan GÜNEYL(cid:1)

Bu tez çalı(cid:4)masında, jeolojik olarak farklı sınıflara ait kayaçlar
Türkiye’nin çe(cid:4)itli bölgelerinden toplanmı(cid:4), laboratuar çalı(cid:4)maları ile bu kayaçların
petrografik, fiziksel ve mekanik özellikleri ve bu özellikler arasındaki ili(cid:4)kiler
incelenmi(cid:4)tir. Tüm çalı(cid:4)malar neticesinde bir çok regresyon analizi olu(cid:4)turulmu(cid:4) ve
en yüksek korelasyon katsayılarına sahip olanlar ara(cid:4)tırma bulgularında belirtilmi(cid:4)tir.
Ortaya çıkarılan ili(cid:4)kilerin daha sonraki yapılacak çalı(cid:4)malara kolaylık sa(cid:3)layaca(cid:3)ı
dü(cid:4)ünülmü(cid:4)tür. (cid:2)öyle ki; kayaçların bazı özelliklerinin belirlenmesi oldukça basit ve
ucuz iken, bazı özelliklerinin belirlenmesi oldukça zaman alıcı ve masraflıdır. Basit
olarak elde edilebilen ve zor elde edilebilen özellikler arasında kurulabilecek ili(cid:4)ki
yardımı ile di(cid:3)er kayaçların özellikleri arasındaki ili(cid:4)ki de belirlenebilecektir.
Özellikle mühendislik çalı(cid:4)malarında kayaçların petrografik
özelliklerinden, kayacın yapı ve dokusu, kayacı olu(cid:4)turan minerallerin kristal
yapıları, ve bu kristallerin tutturulmasını sa(cid:3)layan matriksin durumu oldukça
önemlidir. Çalı(cid:4)ma için kullanılan kayaçlar arasında, kayaçların kimyasal özellikleri
de dikkate alınarak bir sınıflama yapılmı(cid:4)tır ve kayaçların mühendislik özellikleri
arasındaki ili(cid:4)kilerin tespitinde buna benzer bir sınıflamanın daha faydalı sonuçlar
ortaya koydu(cid:3)u tespit edilmi(cid:4)tir.

Anahtar kelimeler: Kayaç özellikleri, korelasyon, kaya mekani(cid:3)i, dayanım,
deformasyon.

I
ABSTRACT
MSc THESIS
EXAMINATION OF THE RELATIONSHIPS BETWEEN THE
PETROGRAPHICAL, PHYSICAL AND MECHANICAL FEATURES OF
SOME ROCKS

Ahmet TEYMEN

DEPARTMENT OF MINING ENGINEERING
INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES
UNIVERSITY OF CUKUROVA

Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Alaettin KILIÇ
Year : 2005, Page : 108
Jury : Prof. Dr. Mesut ANIL
Assoc. Prof. Dr. Alaettin KILIÇ
Assist. Prof. Dr. Ergül YA(cid:2)AR
Assist. Prof. Dr. A. Mahmut KILIÇ
Assist. Prof. Dr. Hakan GÜNEYL(cid:1)

In this thesis, geologically, different type of rocks were obtained from
different locations of Turkey, and their petrographical, physical and mechanical
properties and the relationships between these properties were examined via
laboratory studies. At the end of the study, many regression analyses were achieved
and those with the highest correlation coefficients were declared as study findings.
The attained correlations are thought to shed light on future researches: it is easy and
economical to determine some of rock features whereas some are not easy to
determine and can be highly costly. The relationship/correlations between the
features determined with ease or difficulty may facilitate to find out the relationship
among other rocks.
Especially, in the engineering studies, some petrographical features of the
rocks like the structure and the tissue, the crystal structures of the minerals forming
these rocks and the situation of the matrix fastening these crystals are very important.
A new classification was carried out between the rocks used in the the study
considering their chemical features, and it was determined that such classification
produces more useful results in order to determine the relationships between the
engineering properties of rocks.
Key words: Rock features, correlation, rock mechanics, strength, deformation.

II
TE(cid:2)EKKÜR

Çukurova Üniversitesi Maden Mühendisli(cid:3)i Bölümü Anabilim Dalında
yapmı(cid:4) oldu(cid:3)um yüksek lisans çalı(cid:4)mamda, bilgi, öneri ve tecrübeleriyle beni
yönlendiren, ayrıca laboratuar çalı(cid:4)malarımda kar(cid:4)ıla(cid:4)tı(cid:3)ım problemlere çözüm
üreterek, çalı(cid:4)malarımın olabildi(cid:3)ince sa(cid:3)lıklı sürmesini sa(cid:3)layan de(cid:3)erli danı(cid:4)man
hocam sayın Doç. Dr. Alaettin KILIÇ’a te(cid:4)ekkürü bir borç bilirim.
Oldukça uzun süren deneysel çalı(cid:4)malarımda, tüm laboratuarlar
imkanlarından faydalanmama olanak sa(cid:3)layan, zaman zaman deneyim ve
bilgilerinden faydalandı(cid:3)ım de(cid:3)erli Bölüm Ba(cid:4)kanımız sayın Prof. Dr. Mesut
ANIL’a, kaynak temininde yardımlarını esirgemeyen de(cid:3)erli bölüm hocalarım
Yrd. Doç. Dr. Ergül YA(cid:2)AR ve Doç. Dr. Suphi URAL’a, tezimin yazım a(cid:4)amasında
bilgi ve yardımlarına ba(cid:4)vurdu(cid:3)um ba(cid:4)ta Yasin ERDO(cid:5)AN olmak üzere tüm
Ara(cid:4)tırma Görevlisi arkada(cid:4)larıma ve yine deneylerimin bazı a(cid:4)amalarında
yardımlarını esirgemeyen (cid:1)n(cid:4)aat Mühendisli(cid:3)i Ara(cid:4)tırma Görevlisi arkada(cid:4)larıma,
petrografik analizlerde yardımlarını esirgemeyen Jeoloji Bölümü Ara(cid:4)tırma Görevlisi
Tamer Rızao(cid:3)lu’na, kimyasal analizlerin yapılmasında beraber çalı(cid:4)tı(cid:3)ım Ara(cid:4)tırma
Görevlisi Mehmet TÜRKMENO(cid:5)LU’na ve her zaman beni destekleyen tüm aile
fertlerime te(cid:4)ekkürü bir borç bilirim.

III
(cid:1)Ç(cid:1)NDEK(cid:1)LER SAYFA
ÖZ..................................................................................................................................I
ABSTRACT…………………………………………………….…………..…..……II
TE(cid:2)EKKÜR……………………………………………………………….………...III
Ç(cid:1)ZELGELER D(cid:1)Z(cid:1)N(cid:1)…………………………………………………….………..VI
(cid:2)EK(cid:1)LLER D(cid:1)Z(cid:1)N(cid:1)………………………………………………………………...VII
SEMBOLLER………………………………………………………….….……....VIII
1. G(cid:1)R(cid:1)(cid:2)………………………………………………………………….……….......1
2. ÖNCEK(cid:1) ÇALI(cid:2)MALAR ve DENEY YÖNTEMLER(cid:1)…………...……………...2
2.1. Önceki Çalı(cid:4)malar…………………….…….………………………………...2
2.2. Deney Yöntemleri……...……………………………………………….........12
2.2.1. Fiziksel Deneyler………….…………………………….……….………12
2.2.1.1. Özgül A(cid:3)ırlık ………………………..……………………….….…..12
2.2.1.2. Birim Hacim A(cid:3)ırlık……………..…………...……..………….…....13
2.2.1.3. A(cid:3)ırlıkça ve Hacimce Su Emme Oranı……..…….…...….……….....14
2.2.1.4. Porozite ve Bo(cid:4)luk Oranı………………..……….………...…..…….14
2.2.1.5. Dona Dayanıklılık ………………….…..……….……...…………....17
2.2.1.6. Isı ve Ses Yalıtımı...……………………..……….……...…...………18
2.2.1.7. Permabilite ……………………………..……….…..……...………..18
2.2.2 Mekanik Deneyler…………………………..………….……..…………..19
2.2.2.1. Tek Eksenli Basınç Dayanımı ………..………….……………...…...19
2.2.2.2. Brazilian Deney Yöntemi (cid:1)le Dolaylı Çekme Deneyi…………..…...23
2.2.2.3. Üç Eksenli Basınç Dayanımı…………………………………..…….25
2.2.2.4. Nokta Yük Dayanımı……...………………………….…………..….27
2.2.2.5. Darbe Dayanımı…………...…………………………………..……..29
2.2.2.6. E(cid:3)ilme Dayanımı……...………………………………………..…....30
2.2.2.7. Çift Makaslama Dayanımı……………………………………..…….31
2.2.3. (cid:1)ndeks Özellikler………………………………………………...…….....33
2.2.3.1. Mohs Sertli(cid:3)i…………………………………………….…...…..…..33
2.2.3.2. Schmidt Sertlik Deneyi…………………………………………..…..34
2.2.3.3. Shore Sertlik Deneyi…………………………………………...….....35

IV
2.2.3.4. A(cid:4)ınma (Böhme) Dayanımı………………………………………….36
2.2.3.5. Cerchar A(cid:4)ınma (cid:1)ndeksi………………………….……………… ….37
2.2.3.6. Schmiazek A(cid:4)ınma (cid:1)ndeksi……………………….………..……...…38
2.2.3.7. Sonik Hız Deneyi………………………………….………………....39
2.2.4. Kimyasal Analizler…………………………………………………...… 40
2.2.5. Petrografik Analizler……………………………………….………...…..40
2.2.5.1. Petrografik (cid:1)nceleme Metodları……………………………...…........41
2.3. Kayaçların Jeolojik Sınıflaması……………………………..………….…....42
2.4. Sıkça Rastlanan Kayaç Türlerinin Tanınması ……………………………....44
3. MATERYAL VE METOD…………………………………..…………….……..47
3.1. Materyal…………………………………………………..…….……………47
3.2. Metod…………………………………………………………...……………54
4. ARA(cid:2)TIRMA BULGULARI……………………………………..….…………..62
4.1. Kayaçlara Uygulanan Deney ve Analiz Sonuçları………...………………....63
4.1.1. Petrografik Analizler……………………………………………………..63
4.1.2. Kayaçların Fiziksel Özellikleri…………………………….….......……..73
4.1.3. Kayaçlara Uygulanan Mekanik Test Sonuçları…………………...……..73
4.1.4. Kayaçların (cid:1)ndeks Özellikleri………………………………………...….79
4.1.5. Kayaçların Kimyasal Analiz Sonuçları…………………………………..81
4.2. Kayaçların Mühendislik Özelliklerinin (cid:1)statistiksel Analizi………….…….. 82
5. SONUÇLAR ve ÖNER(cid:1)LER…………..……………………………….………103
KAYNAKLAR………………………...…………………………………….…….105
ÖZGEÇM(cid:1)(cid:2)...……………………………………………………………….……..108
EKLER

V
Ç(cid:1)ZELGELER D(cid:1)Z(cid:1)N(cid:1) SAYFA

Çizelge 2.1. Granitlere ait korelasyon denklemleri (Tu(cid:3)rul ve Zarif, 1998)………....3
Çizelge 2.2. Adana ve yöresinde bulunan yapı ve kaplama kayaçlarının sertlik
de(cid:3)erleri ve mekanik özellikleri arasındaki ili(cid:4)kiler
(Ya(cid:4)ar ve Erdo(cid:3)an, 2002)………………………………………………8
Çizelge 2.3. Çukurova Bölgesi yapı kaplama kayaçlarının
regresyon analiz sonuçları (Ya(cid:4)ar ve Erdo(cid:3)an, 2003)……………… …9
Çizelge 2.4. Mohs sertlik sınıflaması………………………………………….…….33
Çizelge 2.5. Cerchar a(cid:4)ınma indeksi de(cid:3)erine göre
kayaçların sınıflandırılması (Atkinson v.d.,1986)……………………..38
Çizelge 3.1. Çalı(cid:4)mada kullanılan kayaçlar…………………………..……….…….47
Çizelge 4.1. Çalı(cid:4)mada kullanılan kayaçların fiziksel özellikleri……..............…….74
Çizelge 4.2. Çalı(cid:4)mada kullanılan kayaçların mekanik özellikleri….……….....…...75
Çizelge 4.3. Çalı(cid:4)mada kullanılan kayaçların indeks özellikleri…….………...…....80
Çizelge 4.4. Çalı(cid:4)mada kullanılan kayaçların kimyasal analiz sonuçları………...…82
Çizelge 4.5. Kayaçların tamamından elde edilen tüm ba(cid:3)ıntılar………..…………..83
Çizelge 4.6. Ma(cid:3)matik kayaçlardan elde edilen tüm ba(cid:3)ıntılar ………………….…86
Çizelge 4.7. Tüf grubu kayaçlardan elde edilen tüm ba(cid:3)ıntılar …………................89
Çizelge 4.8. Kumta(cid:4)ı grubu kayaçlardan elde edilen tüm ba(cid:3)ıntılar …………..…..92
Çizelge 4.9. Kireçta(cid:4)ı grubu kayaçlardan elde edilen tüm ba(cid:3)ıntılar ……..…….…95
Çizelge 4.10.Tek eksenli basınç dayanımı bakımından korelasyon analizi………....99
Çizelge 4.11. (cid:1)ndeks özellikleri bakımından istatistiksel analiz………………..….101
Çizelge 4.12. Elastisite modül de(cid:3)erleri bakımından istatistiksel analiz…………..102

VI
(cid:2)EK(cid:1)LLER D(cid:1)Z(cid:1)N(cid:1) SAYFA

(cid:2)ekil 2.1. Ba(cid:4)langıç (Young) Elastisite Modülü…………………..………..…….…21
(cid:2)ekil 2.2. Tanjant (Young) Elastisite Modülü……………………………….…...…22
(cid:2)ekil 2.3. Sekant (Young) Elastisite Modülü………………………………..…...….22
(cid:2)ekil 2.4. Ortalama (Young) Elastisite Modülü……………………………...……...23
(cid:2)ekil 2.5. Brezilian deneyinde kullanılan aletin (cid:4)ematik görünümü……………..…24
(cid:2)ekil 2.6. Üç eksenli hücrenin gösterimi…………………………………….…..….25
(cid:2)ekil 2.7. Üç eksenli basınç deneyinden elde edilen Mohr daireleri …………….....27
(cid:2)ekil 2.8. Nokta yük dayanımı için kullanılabilecek örnek çe(cid:4)itleri…………….….28
(cid:2)ekil 2.9. Darbe dayanımı deney düzene(cid:3)i…………………………….……………29
(cid:2)ekil 2.10. E(cid:3)ilme dayanımı deney düzene(cid:3)i……………………………...………..31
(cid:2)ekil 2.11. Çift makaslama kutusunun (cid:4)ematik gösterimi…………………...……...32
(cid:2)ekil 2.12. Cerchar a(cid:4)ınma cihazı, ölçüm mikroskobu,
uç ve numunenin toplu görünü(cid:4)ü…………………………………...…...38
(cid:2)ekil 2.13. Kayaçlar için tanımlama (cid:4)eması (Goodman, 2003)...………………...…45
(cid:2)ekil 3.1. Çalı(cid:4)mada kullanılan kayaçlar…………………………………………...47
(cid:2)ekil 3.2. Boy ve çapın ölçülmesi……………………………………...……………49
(cid:2)ekil 3.3.Tek ve üç eksenli dayanımlarda kullanılan hidrolik
presin genel görünümü………………………………………...………….50
(cid:2)ekil 3.4. Nokta yükleme aleti…………………………………………….………...51
(cid:2)ekil 3.5. Schmidt Çekici………………………………………….……....………...51
(cid:2)ekil 3.6. Shore Schleroscope………………………………………………….……52
(cid:2)ekil 3.7. Böhme yüzeysel a(cid:4)ınma makinesi………………………………….…….53
(cid:2)ekil 3.8. Sonik hız test cihazı………………………………………………..……..53
(cid:2)ekil 4.1. Çalı(cid:4)mada kullanılan kayaçların ince kesit görüntüleri……………….….68
(cid:2)ekil 4.2. Ma(cid:3)matik kayaçların Gerilme- Birim Deformasyon e(cid:3)rileri.……..……..76
(cid:2)ekil 4.3. Kireçta(cid:4)ı gurubu kayaçların Gerilme- Birim Deformasyon e(cid:3)rileri……...76
(cid:2)ekil 4.4. Tüf gurubu kayaçların Gerilme- Birim Deformasyon e(cid:3)rileri…………...77
(cid:2)ekil 4.5. Kumta(cid:4)ı gurubu kayaçların Gerilme- Birim Deformasyon e(cid:3)rileri……....77
(cid:2)ekil 4.6. Tüm kayaçların Gerilme- Birim Deformasyon e(cid:3)rileri ………………….78

VII
SEMBOLLER

(cid:6)cd : Doygun haldeki tek eksenli basınç mukavemeti, (kg/cm2),
(cid:6)ck : Kuru haldeki tek eksenli basınç mukavemeti, (kg/cm2),
Ed : Doygun haldeki ortalama elastisite modülleri, (kg/cm2),
Ek : Kuru haldeki ortalama elastisite modülleri, (kg/cm2),
Is : Nokta yük dayanım indeksi, (kg/cm2),
BAD : Böhme a(cid:4)ınma dayanımı, (cm3/50 cm2),
Gs : Ba(cid:3)ıl yo(cid:3)unluk, (özgül a(cid:3)ırlık),
DBH : Doygun haldeki birim hacim a(cid:3)ırlık, (gr/cm3),
KBH : Kuru haldeki birim hacim a(cid:3)ırlık, (gr/cm3),
n : Porozite, (%),
Aw : A(cid:3)ırlıkça su emme oranı, (%),
Vpd : Doygun haldeki P dalga hızı, (m/sn),
Vpk : Kuru haldeki P dalga hızı, (m/sn),
SCH : Schmidt sertlik indeksi,
SHO : Shore yüzey sertlik indeksi.

VIII