Kermutdere formasyonu kumtaşlarının farklı doygunluk ve anizotropi koşullarında fiziksel ve dayanım özelliklerindeki değişimlerin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada Gümüşhane ili Mescitli yöresinde yüzeylenen Kermutdere Formasyonu' na ait kumtaşlarının farklı doygunluk ve anizotropi koşullarında fiziksel ve dayanım özellikleri belirlenmiştir. Değişen doygunluk ve anizotropi koşullarının belirlenen özellikler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla laminalanma düzlemleri içeren kumtaşlarından blok örnekler alınmıştır. Bu örneklerden laminalanma düzlemi esas alınarak 0º, 30º, 45º, 60º ve 90º' lik yönelim açılarında standartlara uygun olarak 225 adet deney numunesi hazırlanmıştır. 11 adet örnek üzerinde petrografik incelemeler gerçekleştirilmiştir. Petrografik tayinler sonucunda kumtaşları litik subarkoz ve litik arkoz olarak sınıflandırılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda kumtaşlarında kuru birim hacim ağırlık değerlerinin 25.73-26.38 kN/m3, doygun birim hacim ağırlık değerlerinin 25.94-26.51 kN/m3, ağırlıkça su emme değerlerinin % 0.42-0.95, hacimce su emme değerlerinin % 1.13-2.53 arasında değiştiği tespit edilmiştir. Bununla birlikte kumtaşlarında farklı doygunluk ve anizotropi koşullarına bağlı olarak P dalga hızının 4046-5444 m/sn, S dalga hızının ise 2126-3114 m/sn arasında değişim gösterdiği belirlenmiştir. Kumtaşlarının dinamik elastisite modülü 31.83-59.56 GPa ve dinamik poisson oranı ise 0.07-0.36 arasında değişim göstermiştir. Çalışmada dayanım özelliklerinden tek eksenli sıkışma dayanımı ve dolaylı çekilme dayanımı belirlenmiştir. Kumtaşlarının tek eksenli sıkışma dayanımı değeri 61.2-182.2 MPa ve dolaylı çekilme dayanımı ise 6.8-14.4 MPa arasında değişim göstermiştir. Kumtaşları dayanım anizotropisine göre değerlendirilmiş ve "düşük anizotropi" sınıfında yer almıştır. Yapılan değerlendirmeler sonucunda genel olarak laminalanmaya paralel örneklerin laminalanmaya dik olan örneklere göre daha yüksek dalga hızı değerine sahip oldukları gözlemlenmiştir. P dalga hızlarının sabit bir yönelim açısında doygunluk koşullarına bağlı olarak artış gösterdiği, S dalga hızında da artış gözlenmesine rağmen düzenli bir değişimin olmadığı tespit edilmiştir. Dayanım özelliklerinin ise laminalanma düzlemlerine dik ve paralel olan örneklerde ve kuru koşullarda daha yüksek olduğu ve doygunlukla birlikte dayanımın azaldığı belirlenmiştir.

In this study, under different saturation and anisotropy conditions, physical and strength properties of sandstones which outcrop in the Mescitli region of Gümüşhane province were determined. The effects of varying saturation and anisotropy conditions on the determined properties were investigated. For this purpose, block samples were taken from the sandstones containing lamination planes. Based on the lamination plane of these samples, 225 test samples were prepared according to the standards at 0º-30º-45º-60º and 90º direction. Petrographical investigations were carried out on 11 samples. As a result of petrographical assessments the sandstones were classified as lytic subarkoses and lytıc arkoses. At the end of experimental studies, it was determined that in sandstones dry unit weight values vary between 25.73-26.38 kN/m3, saturated unit weight values vary between 25.94-26.51 kN/m3, water absorption by weight values between 0.42-0.95 %, water absorption by volume values between 1.13-2.53 %. However, due to different saturation and anisotropy conditions in sandstones ıt was determined P wave velocity ranges between 4046-5444 m/sec and S wave velocity between 2126-3114 m/sec. The dynamic elasticity modulus of sandstones varied between 31.83- 59.56 GPa and the dynamic poisson ratio varied between 0.07 and 0.36. In this study, the uniaxial compressive strength and the indirect tensile strength values were determined. In sandstones, uniaxial compressive stress value varied between 61.2-182.2 MPa and indirect tension strength value varied between 6.8-14.4 MPa. The sandstones were evaluated according to the strength anisotropy and were in the "low anisotropy" class. As a result of the evaluations made, it was observed that the samples parallel to the laminations generally had higher wave velocity values than the samples perpendicular to the laminations. It has been found that P wave velocities increase with a constant orientation angle depending on the saturation conditions, although there is an increase in the S wave velocity, there is no regular change. It was determined that the strength properties were higher in the dry and perpendicular and parallel to lamination planes samples and the strength with saturation decreased.