Use of the fractal dimension method for determining the angularity and surface roughness of aggregates

Yıl 2005, Cilt: 26 Sayı: 2, 49 - 61, 01.03.2005

Ersin Kolay Kamil Kayabalı

Öz

Anahtar Kelimeler

-

Agregaların köşeliliğinin ve pürüzlülüğünün belirlenmesinde fractal boyut yönteminin kullanılması

Öz

Süreksizlik yüzeylerinin dalgalılığı ve pürüzlülüğü ile agregaların köşelilik ve pürüzlülüğü değişik amaçlı mühendislik çalışmalarına konu olmaktadır. Bu özellikler; kimi zaman nitel, kimi zaman da nicel olarak değerlendirilmektedir. Bazı deneysel çalışmalarda agregaların şekil ve köşeliliğinin belirli koşullara göre hazırlanması gerekliliği vardır. Bu nedenle, agregaların köşelilik ve pürüzlülüğü pek çok araştırmacı tarafından nitel ve nicel olarak ifade edilmeye çalışılmıştır. Bu çalışmada ise, agregaların köşelilik ve pürüzlülük özellikleri fraktal analiz ile nicel olarak tanımlanmıştır. Çalışma kapsamında, laboratuvara getirilen kaya bloklarından köşeli, yarı köşeli ve yuvarlatılmış olmak üzere üç grupta, her grup için 120’ şer örnek hazırlanmıştır. Bu örneklerin dörder profillerine ait fraktal boyutdeğerlerinden (bir grup için 480 profil) her grubun köşelilik ve pürüzlülüğünü ifade eden ortalama fraktal boyutları(Dort) hesaplanmıştır. Köşeli agregaların ortalama fraktal boyutu 1.047, yarı köşeli agregaların 1.037 ve yuvarlakagregaların ise 1.030 olarak bulunmuştur. Ayrıca agregaların köşelilik ve pürüzlülüklerinin belirlenmesinde kolaylık sağlamak amacıyla, agregalara ait muhtemel profilleri ve bu profillerin fraktal boyutlarını gösteren bir kılavuzoluşturulmuştur

Anahtar Kelimeler

Agrega, fraktal boyut, köşelilik, yüzey pürüzlülüğü

Kaynakça

• ASTM, 1990. Standard test method for slake slake durability of shales and similar weak rocks (D4644). Annual Book of ASTM Standards Vol. 4. 08. ASTM, Philadelphia, PA, pp. 863-865.
• ISRM, 1981. ISRM Suggested Methods: Rock Crac- terization, Testing and Monitoring. E. T. Brown (ed.), Permagon Press, London.
• Barret, P.J., 1980. The shape of rock particles, a cri- tical review. Sedimentology, 27, 291-303.
• Boggs, J.R., 1995. Principles of Sedimentology and Stratigrapyh. 2nd Edition, Prentice Hall. USA.
• Carr, J.R., and Warnier, J.B., 1987. Rock mass cha- racterization using fractal dimension. Pro- ceedings of the 28th US Symposium on Rock Mechanics, Tucson, Arizona, Balke- ma, Rotterdam, 73-80.
• Cernica, P.E., 1995. Soil Mechanics. John Wiley and Sons, Canada.
• Clayton, C.R.I., Matthews, M.C., and Simons, N.E., 1995. Site Investigation. Blackwell Scien- ce Ltd, USA.
• Gerber, E., and Scheidegger, A.E., 1974. On the dynamics of scree slopes. Rock Mecha- nics, 6, 25-38.
• Haston, M.B., 1996. Shear strength testing and frac- tal analysis of rock discontinuites. Msc Thesis, The University of Thenesse, Knox- ville, USA.
• Holtz., R.D., and Kovacs W.D., 1981. Introduction to Geotechnical Engineering. Prentice-Hall International, USA.
• Kolay, E., 2004. Düşük dayanımlı kayalarda yüzey pürüzlülüğünün ıslak kararlılık indisine et- kisi. Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi, Je- oloji Mühendisliği Bölümü, (yayımlanma- mış).
• Kolay, E., Kayabalı, K. ve Beyaz, T., 2004. Kil içeren bazı kayalarda deney örneklerinin şeklinin ıslak kararlılık deneyine etkisi. Kaya- mek’2004. VII. Bölgesel. Kaya Mekaniği Sempozyumu Bildiriler Kitabı, Sivas, 129- 137.
• Mandelbrot, B.B., 1967. How long is the coast of Gre- at Britain: Statical self similarity and the fractional dimension. Science, 156, 636- 638.
• Mandelbrot, B.B., 1977. Fractals: Forms, Chance and Dimension. W.H. Freeman, San Fran- cisco.
• Mandelbrot, B.B., 1983. The Fractal Geometry of Na- ture. W. H. Freeman, New York.
• MacIver, B.N., 1967. Engineering properties of nucle- ar craters: the formation and initial stability of slopes in cohesionless soils. United States Waterways Experiment Station, Vicksburgh, Miss., Technical Report, 3- 699.
• Morris, H.C., 1959. Effect of particle shape and textu- re on the strength of noncohesive aggre- gates. American Society for Testing and Materials, Special Tchnical Publication 254, 350-363.
• Pettijohn, F.J., 1957. Sedimentary Rocks. Harper Brothers. Inc., New York.
• Powers, M.C., 1953, A new roundness scale for sedi- mentary particles. Journal of Sedimentary Petrology, 23, 117-119.
• Power, W.L., and Tullis, T.E., 1991. Euclidean and fractal models for description of rock surfa- ce roughness, Journal of Geophysical Re- search, B, Solid Earth and Planets, 1, 415- 425.
• Scheidegger, A.E., 1973. On the prediction of the re- ach and velocity of the catastrophic lands- lides. Rock Mechanics, 5, 231-236.
• Turcotte, D.L., 1992. Fractal and Chaos in Geology and Geophysics. Cambridge University Press, 95-102.
• Vallejo, L.E., 1994. Fractal analysis of the slake dura- bility test. Canadian Geotechnical Journal, 31, 1003-1008.