Agregaların Ses Hızının Ultrasonik Titreşim İletim Tekniği ile Belirlenmesi

Yıl 2017, Cilt: 22 Sayı: 2, 162 - 174, 28.12.2017

Asif Zeb Hakan Elçi , Aykut Akgün , Necdet Türk

Öz

Bu çalışmada
ultrasonik titreşim iletim yöntemi (220 kHz), 5 farklı kayaç ve bu kayaçlardan
4 farklı çapta hazırlanan agregalardan elde edilen sıkışma  (P) dalga Vp hızları Vp birbirleriyle
karşılaştırılmıştır. Hazırlanan agregaların, sağlam kaya örneklerinin Vp
değerlerini ölçmek için önerilen direkt ölçüm tekniği uygulandığında ultrasonik
dalga hızının geçiş zamanı ölçülememiştir. Ancak, agrega taneleri bir plastik
tüp içerisinde, tek eksenli sabit yük altında (75 kgf) sıkıştırıldıklarında dalga
geçiş zamanı ölçülebilmiştir. Sağlam kaya örneklerinde ölçülen Vp değerleri 2000
– 5000 m/s arasında değişirken, aynı kayalardan elde edilen agrega yığınlarının
Vp değerleri 700 – 1450 m/s aralığında değiştiği belirlenmiştir. Sağlam kaya
örneklerinin Vp ile onların fiziksel özellikleri arasındaki yüksek korelasyon elde
edilirken, aynı kayalardan elde edilen agregaların Vp ile fiziksel özellikleri
arasında düşük korelasyon ilişkisi elde edilmiştir Genel olarak, seçilen tüm
kaya türleri için, agrega dane çapı ve yığın yoğunluğu artıkça Vp de
artmaktadır. Agrega yığının Vp değerlerini agrega litolojisi ile birlikte hem
agregaların porozitesi ve  hem de yığını
oluşturan agrega taneleri arasında boşluk miktarı kontrol etmektedir. Sağlam
kayaların, Vp değerlerinin onların agrega yığınına olan Vp değerlerine
oranları;   porozitesi %1-3 arasında olan
kayaçlarda %75, porozitesi %10 olan kayaçlarda %65 ve porozitesi %30 olan kayaçlarda
ise % 50’den daha az olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Ultrasonik test, sıkışma dalga hızı (Vp), agregaların gevşek yığın yoğunluğu

Kaynakça

• ASTM, 2008. D2845-08 Standart Test Method for Laboratory Determination of Puls Velocitties and Ultrasonic Elastik Constants of Rock. ASTM International, West Conshohocken, PA.
• Bonner, B. P., Berge, P. A., Aracne-Ruddle, C. M., Bertete-Aguirre, H., Wildenschild, D., Trombino, C.N., et al., 2002. Linear and Nonlinear Ultrasonic Properties of Granular Soils. Materials Research Society Meeting San Francisco, CA. UCRL-JC136207, 1–8.
• Boulanouar A., Rahmouni A.,, BoukalouchM., Samaouali A.,1 Géraud Y., , Harnafi M., Sebbani J., 2013. Determination of Thermal Conductivity and Porosity of Building Stone from Ultrasonic Velocity Measurements. Geomaterials, 2013, 3, 138-144.
• Duffy, J. and Mindlin, R., 1957. Stress-strain relations and vibrations of a granular medium. ASME Journal of Applied Mechanics, 24, 585–593.
• E. Eren and S. Kurama (2012). Characterization of mechanical properties of porcelain tile using ultrasonic. G. U. J. Sci. 25, 761-768
• Goddard, J., 1990. Nonlinear elasticity and pressure-dependent wave speeds in granular media. Proceedings of the Royal Society of London 430, 105–131.
• Hardin, and B., & Richart, F., 1963. Elastic wave velocities in granular soils. ASCE Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 89, 33–65.
• ISRM, 2014. The Complete ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 2007–2014. In: R. Ulusay (eds.), Suggested Methods Prepared by the Commission on Testing Methods, International Society for Rock Mechanics, Compilation Arranged by the ISRM Turkish National Group, Ankara.
• Kahraman S., 2001 Evaluation of simple methods for assessing the uniaxial compressive strength of rock. Int J Rock Mech Mining Sci 38:981–994
• Khandelwal M., 2013. Correlating P-wave velocity with the physicomechanical properties of different rocks. Pure Appl Geophys 170:507–514
• Karakul H, Ulusay R (2013) Empirical correlations for predicting strength properties of rocks from P-wave velocity under different degrees of saturation. Rock Mech Rock Eng 46:981–999
• Lama R.D.and Vutukuri V.S., 1978. Handbook on mechanical properties of rocks, Vol II. Trans Tech, Herzberg
• Mahmutoğlu, Y., 2017. Prediction of weathering by thermal degradation of a coarse-grained marble using ultrasonic pulse velocity. Environ Earth Sci 76:435.
• Özkahraman, H.T., Selver, R. and Işık E. C., 2004. Determination of the thermal conductivity of rock from P-wave velocity. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 41, 703–708.
• Özkan, İ., and Yayla Z., 2016. Evaluation of correlation between physical properties and ultrasonic pulse velocity of fired clay samples. Ultrasonic 66: 4-10.
• Tatun R., Naik T. R.,Malhotra, V.M., Popovics, J. V., 2004. The Ultrasonic Pulse Velocity Method, in: V.M. MALHOTRA and N. J. CARINO, Etidet 2004, Handbook on Nondustructive Testing of Concrete, Crc Press.
• TSE (Türk Standartları Enstitüsü) 2010, TS EN 1936. Doğal taşlar - Deney yöntemleri - Gerçek Yoğunluk, Göürünür Yoğunluk, Toplam ve Açık Gözeneklilik Tayini. Ankara. Türk Standartları Enstitüsü.
• TSE 2014, TS EN 13755. Doğal taşlar - Deney yöntemleri – Atmosfer Basıncında Su Emme. Ankara. Türk Standartları Enstitüsü.
• TSE 2013, TS EN 1097-6. Agregaların Tane Yoğunluğu ve Su Emme Oranı Tayini. Ankara. Türk Standartları Enstitüsü.
• TSE 1999, TS EN 1097-3 Agregaların Gevşek Yığın Yoğunluğunun ve Boşluk Hacminin Tayini. Ankara. Türk Standartları Enstitüsü.
• Pimienta L, Sarout J, Esteban L, and Piane C. D., 2014. Prediction of rocks thermal conductivity from elastic wave velocities, mineralogy and microstructure. Geophys J Int 197:860–874
• Pappalardo G., 2015. Correlation between P-wave velocity and physical-mechanical properties of intensely jointed dolostones, Peloritani mounts, NE Sicily. Rock Mech Rock Eng 48:1711–1721
• Sharma P, Singh T., 2008. A correlation between P-wave velocity, impact strength index, slake durability index and uniaxial compressive strength. Bull Eng Geol Environ 67:17–22
• Yaşar E, and Erdogan Y., 2004. Correlating sound velocity with the density, compressive strength and young’s modulus of carbonate rocks. Int J Rock Mech Min Sci 41:871–875