KAYA MALZEMESİNİN TEK EKSENLİ SIKIŞMA DAYANIMININ DİSK MAKASLAMA VE ULTRASONİK HIZ DENEYLERİYLE TAHMİN EDİLMESİ

Abstract

Kaya malzemesinin dayanımı, mühendislik projelerinin güvenli ve ekonomik şekilde tasarlanabilmesi açısından temel bir parametredir. Bu dayanım, kayaçların fiziksel yapısı, mineral bileşimi, çatlak durumu ve gözeneklilik gibi özelliklerinden etkilenmekte olup, özellikle tek eksenli sıkışma dayanımı (UCS), mühendislik uygulamalarında en sık kullanılan dayanım göstergelerinden biridir. Ancak UCS testinin uygulanması; yüksek kaliteli numune gereksinimi, karmaşık hazırlık süreci ve maliyetli ekipman ihtiyacı gibi nedenlerle sınırlayıcı olabilir. Bu durum, UCS'nin doğrudan belirlenemediği saha koşullarında dolaylı yöntemlere olan ilgiyi artırmıştır. Bu çalışmada, UCS'nin disk makaslama deneyi (BPI) ve ultrasonik hız ölçümleri (Vp) gibi dolaylı yöntemlerle tahmin edilebilirliği araştırılmıştır. BPI testi, kayaçların makaslama dayanımını değerlendirirken; ultrasonik testler, kaya içyapısına dair elastik özellikleri tahribatsız biçimde ortaya koymaktadır. Çalışma kapsamında farklı litolojilere sahip dört kaya grubundan elde edilen toplam 73 adet karot üzerinde UCS ve ultrasonik hız deneyleri ayrıca 73 adet BPI için hazırlanan örnekler üzerinde deneyler gerçekleştirilmiş, elde edilen veriler regresyon analizleriyle değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, her iki parametrenin UCS tahmininde güçlü bir ilişki gösterdiğini ortaya koymuş ve özellikle BPIc ve UCS arasındaki ilişki yüksek bir doğrulukla belirlenmiştir. Ayrıca, litolojik farklılıkların ve boşluk oranlarının UCS ile Vp arasındaki ilişkiyi etkilediği gözlemlenmiştir. Çalışmada elde edilen eşitlikler, kaya malzemesinin dayanımını tahmin etmek için güvenilir ve yüksek tahmin doğruluğuna sahip alternatifler sunmaktadır.

The strength of rock materials is a fundamental parameter for the safe and economical design of engineering projects. This strength is influenced by properties such as the physical structure, mineral composition, crack condition, and porosity of rocks, with unconfined compressive strength (UCS) being one of the most commonly used strength indicators in engineering applications. However, the application of the UCS test can be limiting due to the need for high-quality samples, complex preparation processes, and expensive equipment. This has increased the interest in indirect methods for determining UCS in field conditions where direct measurement is not feasible. In this study, the predictability of UCS using indirect methods such as Block Punch Index (BPI) and ultrasonic velocity measurements (Vp) has been investigated. The BPI test evaluates the shear strength of rocks, while ultrasonic tests provide non-destructive insights into the elastic properties of the rock's internal structure. In the study, UCS and ultrasonic velocity tests were conducted on a total of 73 core samples from four different lithological rock groups, and tests were also performed on 73 BPI-prepared samples. The obtained data were evaluated using regression analyses. The results demonstrated a strong relationship between both parameters and UCS prediction, with a particularly high accuracy in the relationship between BPIc and UCS. Furthermore, it was observed that lithological differences and porosity influenced the relationship between UCS and Vp. The equations derived from this study offer reliable and highly accurate alternatives for predicting the strength of rock materials.