Deriner baraj yerindeki granodiyoritlerin kaya kütlelerinin mühendislik özelliklerinin sismik kırılma yöntemiyle belirlenmesi (Artvin)

Abstract

Süreksizlik içeren kaya kütlelerinin dayanım özelliklerinin belirlenmesinde, jeolojik çalışmaların yanında jeofizik yöntemlerin uygulanmasıda çok daha doğru ve güvenilir sonuçların elde edilmesini sağlar. Bu çalışmada Deriner (Artvin) Baraj yerinde sağ ve sol sahilde jeolojik yapı dikkate alınarak 20 farklı noktada belirlenen profillerde kayaların elastik parametrelerinin ve kaya kalitelerinin belirlenmesi amacıyla arazide sismik kırılma ölçümleri yapılmıştır. Bu ölçümlerden çalışma alanındaki hâkim kayaç türü granodiyorit kayaçlarının içinde yayılan elastik dalgaların hesaplanmış ve bu hızlar kullanılarak yoğunluk ,poisson oran , kesme modülü , bulk modülü  ve elastisite modülü hesaplanmıştır. Baraj yerinde kaya kütlesinin serbest basınç dayanımı enine dalga hızına bağlı olarak belirlenmiş olup, sismik ölçümlerin yapıldığı profillerden elde edilen boyuna dalga hızlarından  yararlanılarak kaya kütlesinin sökülebilirliğinin sınıflaması yapılmıştır. Deriner baraj yerinde yüzeylenen granodiyoritin kaya kalitesi özelliği , farklı yerde doğrudan yüzeylenmiş granodioritin yüzeyinde belirlenen ölçüm hatlarında yapılan çatlak sayısı ölçümlerden yararlanarak hesaplanmıştır. Çalışma alanına ait hız dağılım haritaları yapılmış ve baraj yerinde bulunan granodiyorit kaya kütlesinin değerleri ile sismik kırılma yönteminden elde edilen  ve değerleri arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Araştırmada, önce bu özelliklere ait serpilme diyagramları çizilmiş ve belirtilen özellikler arasında doğrusal ilişkilerin olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

• Deriner barajı,Elastisite modülü (E_SKY ),Kesme modülü (G),RQD,Sismik hız,t-testi

Determination of engineering properties of granodiorites at Deriner dam site by using seismic refraction method (Artvin)

Abstract

Application of geophysical methods besides geological studies in determining the resistance properties of rock mass including discontinuous provides much more accurate and reliable results. In this study, seismic refraction measurements were done in order to obtain the elastic parameters and quality of rocks at 20 different stations with determined profiles at the Deriner (Artvin) Dam site on both the right and left side. The density , the Poisson’s ratio  the shear modulus , the bulk modulus   and the modulus of elasticity  were calculated by using the propagation velocities of elastic waves in the granodiorite which is dominant rock in the area. The free compressive strength of the rock mass at the dam site has been calculated using the shear wave velocity , and the rippability of the rock mass was classified by using the longitudinal wave velocities  obtained in the profiles where seismic measurements were done. The rock quality designation  features of granodiorite outcroped at the Deriner dam site was calculated by utilizing the crack number technique directly on the surface on granodiorite in seismic measurement profile at  different stations. The maps of the velocity distributions of the study area obtained in these measurements are given. The relationship between the percentage distribution of the  values ​​of the granodiorite rock mass at the dam site and the  values ​​obtained from the seismic refraction method are investigated. In the study, firstly, the scatter diagrams of these properties were ploted and linear relationships were found between the specified properties.

Keywords

• Deriner dam,Elasticity modulus (E_SKY ),Shear modulus (G),Seismic velocity,RQD,t-test

References

1. Keçeli A. “Sismik yöntem ile zemin taşıma kapasitesi ve oturmasının saptanması”. Uygulamalı Yer Bilimleri, 9(1), 23-41, 2010.
2. Hoek E, Bray JW. Rock Slope Engineering. Institution of Mining and Metallurgy. 3rd Ed. London, Britain, 1981.
3. Ceryan, Ş, Tüdeş Ş, Ceryan N, Aydın A. “Kürtün granodiyoritindeki ayrışmış kaya malzemesinin sınıflandırılmasında ve mühendislik özelliklerinin tahmin edilmesinde elastik dalga hızının kullanılması”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 13(2), 213-222, 2007
4. Önalp A. İnşaat Mühendislerine Geoteknik Bilgisi. 1 Baskı. Trabzon, Türkiye, Karadeniz Teknik Üniversitesi, 1982.
5. Sjörgen B, Ofsthus A, Sandberg J. “Seismic classification of rock mass quality”. Geophysical Prospecting, 27, 409-42,1979
6. Rao VV, Raju JS, Rao BSP, Rao PK. “Bedrock investigation by seismic refraction method-a case study”. Journal of Indian Geophysical Union, 8(3), 223-228,2004
7. Klimis NS, Papazachos CB, Efremidis Ch. F. “Determination of the behavior of sedimentary rock mass: comparison of measured static and dynamic properties”. 9th International Congress on Rock Mechanics, Paris, France, 25-28 August 1999.
8. Savvaidis AS, Tsokas GN, Soupios P, Vargemezis G, Manakou M, Tsourlos P, Fikos I. “Geophysical prospecting in the krousovitis dam (N. Greece) by Seismic and Resistivity geophysical methods”. Journal of Balkan Geophysical Society (BGS), 2(4), 128-139. 1999.

9. Venkateswara VR, Srinivasa R, Prakasa RBS, Koteswara RP. “Bed rock investigation by seismic refraction method-A case study”. Journal of Indian Geophysical Union, 8(3), 223-228.2004.
10. Soupios PM, Papazachos CB, Vargemezis G, Fikos I. “Application of seismic methods for geotechnical site characterization”. International Workshop in Geoenvironment and Geotechnics, Milos Island, Greece, 12-14 September 2005.
11. Othman AA. “Construted geotechnical characteristics of foundation beds by seismic measurements”. Journal of Geophysics and Engineering, 2, 126-138, 2005.
12. Soupios P, Papazachos CB, Vargemezis G, Savvaidis A. “In situ geophysical ınvestigation to evaluate dynamic soil properties at the ilarionas dam”. 2nd International Conference on Advaces in Mineral Resources Management and Environmental Geotechnology (AMIREG 2006), Hania, Greece. 25-27 September 2006, 2006.
13. Abd El-Aal AK, Mohamed AA. “Near-surface seismic refraction applied to exploring subsurface clay layer at a new mining area in southeast Cairo”. Arabian Journal of Geosciences, 3, 105-112, 2010.
14. Knill JL. “The application of seismic methods in the prediction of grout take in rock”. İn Proceedings of the Conference on In situ Investigation in Soils and Rocks, London, Britain, 13-15 May, 1969.
15. McCann D.M, Culshaw M.G, Northmore KJ.” Rock mass assessments from seismic measurements, in Field Testing in Engineering Geology”. Engineering Geology Special Publication, 6, 257-66, 1990.
16. Bieniawski, ZT. Engineering Rock Mass Classification, Chichester, Britain, Wiley, 1989.
17. Uyanık O,Çatlıoğlu B. “Sismik hızlardan yoğunluğun belirlenmesi”. Jeofizik,17(1-2),3-15, 2015.
18. Tarhan F. Artvin Granitinin Mühendislik Jeolojisi ve Baraj Yeri Olma Açısından İrdelenmesi. Doçentlik Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon, Türkiye, 1982.
19. Ertunç A. “Çoruh Havzası Olası Baraj Yerleri, Göl Alanları ve Tünel Güzergâhlarının Mühendislik Jeolojisi İncelemesi”. E.İ.E. Yayını, Ankara, Türkiye, 1980.
20. Maden Tetkik Arama. “Artvin Bölgesel Jeolojik Harita Yapımı Ön Raporu”. Trabzon, Türkiye, Bölge Arşiv no:380, Ek rapor:3-40448/1-3, 1982.
21. Güven İH. “Artvin İl’i 1/100.000 Jeoloji Haritası”. Ankara, Türkiye, 1998.
22. Ketin İ. “Artvin Bölgesinin Jeolojik Etüdü Hakkında Memuar”. Ankara, Türkiye, 1951, 1949.
23. Kraeff A. “Sirya ile ardanuç arasındaki bölgenin jeolojisi hakkında”. Maden Tetkik ve Arama. 60, 37-43, 1963.
24. Gattinger TE. “Trabzon, Rize, Gümüşhane, Erzurum, Artvin ve Kars Vilayetlerinin Bulunduğu Sahadaki Doğu pontid’lerde yapılan jeolojik ve revizyon çalışmaları hakkında rapor”. Ankara, Türkiye, 2380, 1956
25. Özsayar T, Pelin S, Gedikoğlu A, Çapkınoğlu Ş, Eren AA. “Ardanuç (Artvin) yöresinin jeolojisi”. Karadeniz Üniversitesi Yer Bilimleri Dergisi, 2(1-2), 21-37, 1982.
26. Elektrik İşleri Etüt İdaresi. ”Deriner Barajı ve Hidroelektrik Santralı Proje Raporu” Cilt 1, Dolsar Mühendislik Ltd. Şti, Ankara, Türkiye, 1991.
27. Çakıcı H. “Deriner (Artvin) Baraj Yeri Kaya Kütlesi Mühendislik Özelliklerinin Araştırılması”. Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon, Türkiye, 2005
28. Gardner GHF, LW. Gardner LW AR. Gregory A.R. “Formation velocity and density-the diagnostic basics for stratigraphic traps”. Geophysics, 39, 770-780, 1974.
29. Keçeli A. “Sismik yöntemle elde edilen mühendislik parametreleri üzerine”. Jeofizik, 9(10), 177-180, 1990.
30. Keçeli A. “Sismik yöntemlerle müsaade edilebilir dinamik zemin taşıma kapasitesi ve oturmasının saptanması”. Jeofizik, 4, 83-92, 1990.
31. Derringh E. Computational Engineering Geology. 1st Ed. New Jersey, USA, Prentice Hall, 1998.
32. Ercan A. Kıran (Afet) Bölgelerinde Yer araştırma Yöntemleri Bilgiler ve Kurallar. 1 Baskı. İstanbul, Türkiye, TMMOB Jeofizik Mühendisleri Odası Yayını, 2001.
33. Bilgin N. İnşaat ve Maden Mühendisleri için Uygulamalı Kazı Mekaniği. İstanbul, Türkiye, Birsen Yayınevi, 1989.
34. Priest SD, Hudson JA. “Discontinuity spacing in rock”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics Abstracts, 13, 135-148,1976.
35. Deere DU. “Technical description of rock cores for fengineering purpose”. Rock Mechanics and Engineering Geology, 1, 16-22, 1963.
36. ISRM. “Rock Characterization Testing and Monitoring”. ISRM Suggested Methods, E.T. Brown, Pergamon Press, New York, USA, 1981.
37. Bieniawski ZT, Engineering Rock Mass Classification of Jointed Rock Masses.Newyork, USA, Wiley, 1989.
38. Barton N, Choubey V. “The shear strength of rock joints in theory and practice”. Rock Mechanics, 10, 1-54. 1977.
39. Akdeniz F. Olasılık ve İstatistik. 5. Baskı, Adana, Türkiye, Baki Kitabevi, 2002.