Excavatability Properties of Rock Masses Having Different Weathering Degrees: An Example of Gümüşhane Granitoid, Gümüşhane, NE Turkey

Abstract

The studies to determine the excavatability properties of rocks contribute to the applicability of the engineering project in terms of the cost of excavation. In this study, excavatability properties of Early Carboniferous aged Gümüşhane Granotiod outcropped in the residential area of Gümüşhane were examined. Firstly, four different areas were selected and the rock masses were grouped according to their degree of weathering based on the description criteria of ISRM. As a result of these studies, the rock masses in field-1, field-2 and field-3 were determined as moderately weathered. The weathering degree of rock mass in field-4 was highly weathered. In the second stage, properties of discontinuities and geomechanical parameters of intact rock material were determined. In the next stage, RMR89, Q and GSI values of rock masses were determined and the rock masses were classified using the excavatability classification systems. Moderately and highly weathered rock masses were classified to be in ripping and digging categories, respectively. It was determined that the moderately weathered rock masses were ripped by using hydraulic breaker and the highly weathered rock masses were digged by using face shovel. In the final stage, the data obtained from these studies and the excavation works in the selected areas were compared. According to the results, the excavation methods suggested by Tsiambaos and Saroglou (2009) are completely compatible with in-situ excavation works. 

Keywords

• Degree of weathering
• Gümüşhane granitoid
• Excavatability classification systems

Farklı Ayrışma Derecesine Sahip Kaya Kütlelerinin Kazılabilirlik Özellikleri: Gümüşhane Granitoyidi Örneği, Gümüşhane, KD Türkiye

Abstract

Kayaların kazılabilirlik özelliklerini belirlemek amacıyla yapılacak çalışmalar kazı maliyeti açısından mühendislik projelerinin uygulanabilirliğine katkı sağlamaktadır. Bu çalışmada, Gümüşhane ve yakın yöresinde yüzeylenen Erken Karbonifer yaşlı Gümüşhane Granitoyidi’nin kazılabilirlik özellikleri incelenmiştir. İlk olarak, dört faklı alan seçilmiş ve bu alanlardaki kaya kütleleri ISRM tanımlama kriterleri esas alınarak ayrışma derecelerine göre gruplandırılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda 1, 2 ve 3 numaralı alanlardaki kaya kütlelerinin orta derecede ayrışmış, 4 numaralı alandaki kaya kütlesinin ise ileri derecede ayrışmış kaya sınıfında olduğu tespit edilmiştir. İkinci aşamada, eklemlerin mühendislik özellikleri ve kaya malzemesinin jeomekanik özellikleri belirlenmiştir. Sonraki aşamada ise kaya kütlelerinin RMR₈₉, Q ve GSI değerleri belirlenmiş ve kazılabilirlik açısından sınıflandırılmıştır. Yapılan sınıflamalara göre, orta derecede ayrışmış kaya kütleleri “sökülebilir”, ileri derecede ayrışmış kaya kütlesi ise “kazılabilir” özelliktedir. İnceleme alanlarında yapılan kazı çalışmalarında orta derecede ayrışmış kaya kütlelerinin hidrolik kırıcı kullanılarak söküldüğü, ileri derecede ayrışmış kaya kütlelerinin ise kepçe kullanılarak kazıldığı tespit edilmiştir. Son aşamada ise bulunan sonuçlar ile uygulanan kazı yöntemleri karşılaştırılmıştır. Bu sonuçlara göre, Tsiambaos ve Saroglou (2009) tarafından önerilen kazı yöntemleri, yerinde yapılan kazı çalışmaları ile tamamen örtüşmektedir.

Keywords

• Ayrışma derecesi
• Gümüşhane granitoyidi
• Kazılabilirlik sınıflama sistemleri

References

1. Palmström, A., 2005. Measurements of and correlations between block size and rock quality designation (RQD). Tunnels and Underground Space Technology, 20, 362-377.
2. Pettifer, G.S., Fookes, P.G., 1994. A revision of the graphical method for assessing the excavatability of rock. Quarterly Journal of Engineering Geology, 27, 145–164.
3. Smith, H.J., 1986. Estimating rippability of rock mass classification. The 27th U.S. Symposium on Rock Mechanics, Proceedings, University of Alabama, 443-448.
4. Sönmez, H., Ulusay, R., 2002. A discussion on the Hoek-Brown failure criterion and suggested modifications to the criterion verified by slope stability case studies. Hacettepe Üniversitesi Yerbilimleri Dergisi, 26, 77-99.
5. Topuz, G., Altherr, R., Schwarz, W.H., Dokuz, A., Meyer, H.P., 2007. Variscan amphibolite-facies rocks from the Kurtoğlu metamorphic complex, Gümüşhane area, Eastern Pontides, Turkey. International Journal of Earth Sciences, 96, 861–873.
6. Tsiambaos, G., Saroglou, H., 2009. Excavatability assessment of rock masses using the Geological Strength Index (GSI). Bulletin of Engineering Geology and the Environmental, 69 (1),13-27.
7. Weaver, J.M., 1975. Geological factors significant in the assessment of rippability. The Civil Engineering in South Africa, 17 (12), 313-3
8. Scoble, M.J., Müftüoğlu, Y.V., 1984. Derivation of a diggability index for surface mine equipment selection. Mining Science and Technology, 1, 305-322.

9. Singh, R.N., Denby, B., Eğretli, İ., Pathan, A.G., 1986. Assessment of ground rippability in opencast mining operations. University of Nottingham Mining Department Magazine, 38, 21-34.
10. Smith, H.J., 1986. Estimating rippability of rock mass classification. The 27th U.S. Symposium on Rock Mechanics, Proceedings, University of Alabama, 443-448.
11. Sönmez, H., Ulusay, R., 2002. A discussion on the Hoek-Brown failure criterion and suggested modifications to the criterion verified by slope stability case studies. Hacettepe Üniversitesi Yerbilimleri Dergisi, 26, 77-99.
12. Topuz, G., Altherr, R., Schwarz, W.H., Dokuz, A., Meyer, H.P., 2007. Variscan amphibolite-facies rocks from the Kurtoğlu metamorphic complex, Gümüşhane area, Eastern Pontides, Turkey. International Journal of Earth Sciences, 96, 861–873.