Öz
Sülfatça zengin killi kayalar üzerinde yapılan
mühendislik çalışmalarında jips oluşumuna bağlı kabarmalar önemli sorunlara yol
açmaktadır. Jips oluşumu genellikle, önceden varolan ve gerilim rahatlamaları
sonucu genişleyen tektonik yapılara bağlı olarak veya çevresel gerilmeler
etkisi ile oluşan mikroçatlakar boyunca gelişmektedir. Sülfatça zengin killi
kayalar içerisinde yapılan yeraltı kazılarında, gerilmelerin, kırıklanma başlangıcı
eşik değerini aşması durumunda, gevrek kırılma prensiblerine bağlı olarak
deformasyon bölgeleri oluşmaktadır. Bu deformasyon bölgelerindeki
mikroçatlakların, sülfatça zengin yeraltısularından jipsin çökelmesi için uygun
koşulları sağlayacağı öne sürülmektedir. Bu çalışmada, sülfat içeriği yüksek
killi kayaların yenilme mekanizlamalarını açıklayabilmek için tek eksenli ve üç
eksenli sıkışma testleri, akustik emisyon ve yüksek çözünürlüklü deformasyon
ölçümleri, mikroyapısal ve mineralojik analizler ile birlikte gerçekleştirilmiştir.
Çalışmada kullanılan örnekler İsviçre’nin kuzey kesimlerinde bulunan Belchen
tünellerindeki Triyas yaşlı Gipskeuper formasyonundan alınmıştır. Çalışılan
kaya birimi, tipik olarak belirgin killi seviyelerden, sert anhidrit damarlarından
ve nodüllerinden oluşmaktadır. Çalışma sırasında, düşük deviatorik gerilme
koşullarındaki yenilme davranışının, mikrokkırıkların ilk oluşmaya başladığı
killi matriksin dayanımı ile kontrol edildiği ortaya konmuştur. Bunun yanında,
artan deviatör gerilme veya şekil değiştirmeler ile, ilerleyen mikroçatlakların
sağlam heterojen unsurlar tarafindan sınırlandırıldığı belirlenmiştir. Ayrıca
mikrokırıklar, killi seviyeler ile sağlam heterojen yapıların arasındaki sınırı
takip ederek gelişmekte veya artan gerilmeler ile daha sağlam heterojen yapıya
(Anhidrit damarları) girmektedirler. Elde edilen bulgular daha büyük ölçekte değerlendirildiğinde,
anhidrit tabakaları gibi sağlam heterojen yapıların ilerleyen kırıkları
sınırlandırabileceği ve kaya kütlesinin hızlı bir şekilde parçalanmasını
önleyeceği düşünülmektedir. Bu bağlamda, kaya kütlesinin, mikrokırıklanma
başlangıcı eşik değerinin aşılmasından sonra zarar görmesine rağmen heterojen
yapısından dolayı kendini tutabilecek olması, hızlı gelişen stabilite
problemlerini önleyecektir.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- Alonso, E., Berdugo, I.R., 2005. Expansive behaviour of sulphate-bearing clays. International Conference on Problematic soils, Famagusta, edited by Bilsel and Nalbantogu, Eastern Mediterranean University Press, 477-498.
- Alonso, E., Berdugo, I.R., 2008. Degradation and swelling of sulphate-bearing claystones. VI CSAMR 2006, Cartanga de Indias, edited by Montero and Colmenares, 211-248.
- Amann, F., Button, E. A., Evans, K. F., Gischig, V. S., Blümel, M., 2011. Experimental study of the brittle behavior of clay shale in short-term unconfined compression. Rock Mechanics and Rock Engineering, 44 (4), 415-430.
- Amann, F., Ündül, Ö., Kaiser, P. K., 2013a. Crack initiation and crack propagation in heterogeneous sulfate-rich clay rocks. Rock Mechanics and Rock Engineering, 47 (5), 1849-1865.
- Amann, F., Ündül, Ö., Löw, S., Kaiser, P. K., 2013b. Fracture processes and in-situ fracture observations in Gipskeuper. Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (UVEK) und Bundesamt für Strassen (ASTRA), 1422.
- Amstad, C., Kovari, K., 2001. Untertagbau in quellfähigem Fels, Eidgenössisches Department für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (UVEK) & Bundesamt für Strassen (ASTRA), Zürich
- Anagnostou, G., Pimentel, E., Serafeimidis, K., 2010. Swelling of sulphatic claystones - some
- fundamental questions and their practical relevance. Geomechanics and Tunnelling, 3 (5), 567–572.
- Bieniawski, Z. T., 1967. Mechanism of brittle failure of rock Part I - Theory of fracture process.
- International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, 4 (4), 395-406.
Ayrıntılar
| Konular | Yer Bilimleri ve Jeoloji Mühendisliği (Diğer) |
|---|---|
| Bölüm | Makaleler - Articles |
| Yazarlar | |
| Yayımlanma Tarihi | 15 Aralık 2015 |
| Gönderilme Tarihi | 11 Kasım 2015 |
| Yayımlandığı Sayı | Yıl 2015 |