Farklı doygunluk koşullarında kayaların dayanım parametreleri ile P-dalga hızı arasındaki ilişkilerin araştırılması
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeoloji Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2012
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HASAN KARAKUL
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): REŞAT ULUSAY
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kaya malzemelerinin dayanım ve deformasyon özelliklerinin kestirimi amacıyla çeşitli indeks deneylerin (nokta yükü dayanım indeksi, Schmidt çekici deneyi, disk makaslama indeks deneyi vd.) yanı sıra, sismik dalga hızlarının kullanımı da son dönemde yaygınlaşmıştır. Ancak bugüne değin, P-dalga hızı kullanılarak dayanım özelliklerinin kestirimi ile ilgili çalışmalarda doygunluğun etkisi yeterli düzeyde dikkate alınmamıştır. Bu çalışma, farklı doygunluk koşullarına sahip kaya malzemelerinin dayanım özelliklerinin (tek eksenli sıkışma ve çekilme dayanımları) P-dalga hızı kullanılarak kestirimi (tahmini) amacıyla yapılmıştır. Çalışma kapsamında; değişik kaya türlerinden derlenmiş örnekler üzerinde farklı doygunluk koşullarında elastisite modülü, tek eksenli sıkışma ve çekilme dayanımı deneyleri ve P-dalga hızı tayinleri gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, doygunluğa bağlı olarak dayanım özelliklerinin ve elastisite modülünün azaldığını göstermiştir. P-dalga hızı ise, farklı kaya türlerinde doygunluğa bağlı olarak azalma ve artış olarak iki ana eğilim sergilemiştir. Dayanım özellikleri ile P-dalga hızı arasındaki ilişkilerin farklı kaya türleri için fiziksel özellikler kullanılarak tayin edilmesine çalışılmıştır. Ancak yapılan analizler sonucunda tek eksenli sıkışma ( ? c), çekilme ( ? t) dayanımları ile dalga hızı (Vp) ve yoğunluk ( ? ) gibi özellikleri içeren ? c/Vp ve ( ? c/((Vp)2 ? ) ? t/Vp ve ( ? t/((Vp)2 ? ) oranları ile doygunluk arasında fiziksel özellikler kullanılarak kestirim performansı yüksek ilişkilerin kurulamayacağı anlaşılmıştır. Bu nedenle, dayanım özellikleri ile P-dalga hızı arasındaki ilişkiler basit ve çok değişkenli doğrusal regresyon analizleriyle araştırılmıştır. Basit regresyon analizlerinden dayanım özelliklerinin kestirimi olanaklı olmakla birlikte, bu analizlerde belirli düzeyde kestirim hatalarının varlığı saptanmıştır. Buna karşın, P-dalga hızı, doygunluk ve doygunluktaki etkin kil içeriği (DEKİ) gibi bağımsız değişkenler kullanılarak gerçekleştirilen çok değişkenli doğrusal regresyon analizleriyle belirlenen ilişkilerin kestirim performanslarının oldukça yüksek olduğu görülmüştür. Ayrıca farklı özellikte kaya türleri için Gassmann-Biot kuramsal P-dalga hızları da hesaplanmış ve bunlar deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Doygunluktaki etkin kil içeriği yüksek olan kaya türleri için Gassmann-Biot hızlarının farklı doygunluk düzeylerinde deneysel verilerle uyumsuz olduğu anlaşılmıştır. Bu nedenle doygunluktaki etkin kil içeriği yüksek olan kaya türleri için kuramsal hızlardan yararlanılmasının doğru olmayacağı sonucuna varılmıştır. Ayrıca bu çalışmada, kullanılan kaya türleri için modül ve dayanım oranı sınıflamaları da yapılmış ve bu kayaların genel olarak düşük ve orta modül ve dayanım oranları sınıflarında yer aldıkları belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: P-dalga hızı, tek eksenli sıkışma dayanımı, çekilme dayanımı, elastisite modülü, Gassman-Biot kuramı, doygunluktaki etkin kil içeriği, görgül ilişki