KAYALARDA UC EKSENLİ BASMA DAYANIMLARININ TAYİNİ
Determınatıon Of Trıaxıal Compressıve Strength Of Rocks

O. KONU, KAPSAM, TARiFLER

0.1- KONU

Bu norm, silindirik kaya numunelerinin uc eksenli yukleme ile dayanımlarının tayinine
ilişkin bir normdur.

0.2- KAPSAM

Bu norm; boşluk suyu basıncı dikkate alınmadan kayaların değişik yanal basınclarda makaslama dayanımları, icsel surutunme acısı, kohezyon değeri, deformasyon modulu gibi elastik ozellikleri ve dayanımlarının saptanması icin gerekli verilerin bulunmasını kapsar.


0.3- TARiFLER

- Makaslama dayanımı: Kayanın makaslama gerilimlerine karşı gosterdiği maksimum direnc.

- İcsel surtunme acısı: Kayayı oluşturan tanelerin aralarındaki kenetlenmeden kaynaklanan direnc olup, belirli bir yenileme-gerilim koşulunu temsil eden bir noktadaki Mohr dairesine teğet doğru parcası ve normal gerilim ekseni arasındaki acı şeklinde ifade edilir.

- Kohezyon değeri: Kaya tanelerinin birbirlerine bağlanma ozelliği.

- Deformasyon modulu : Elastik limit sınırları icinde bir cisme uygulanan gerilimin birim deformasyona oranı.

- Mohr dairesi: Belirli bir noktadaki noktadaki duzlemler uzerinde uzerinde etkiyen gerilimlerin grafiksel gosterimi.


1- AYGITLAR

1.1. Yukleme Cihazı:

Yukleme cihazı, kayac numunelerine tek eksenli yuk uygulama ve bu yuk miktarını olcme olanağını sağlamalıdır. Kayac numunelerini kırabilecek kapasitede ve Madde 3’de belirtilen hızlara sahip olmalıdır. EİE Laboratuvarında 1560 kN (156 ton) kapasiteli kaya mekaniği presi kullanılmaktadır.

1.2- Yanal basıncı değişmez tutan cihaz: Bu cihaz istenilen yanal basınc (3) değerini değişmez tutabilecek nitelikte bir hidrolik pompa ve basınc duzenleyici cihazdır. EİE laboratuvarında yanal basınc kapasitesi 700 kgf/cm2’dir.

1.3- Uc eksenli basınc hucresi: Uc eksenli basınc hucresi, kayac numunesinin icine yerleştirilip yanal hidrolik ve eksensel basıncların uygulandığı cihazdır. Bu cihazın yukleme tablaları, sertliği Rockwell 58 HRC’den az olmayan takım celiğinden yapılmalıdır. Tabla yukleme yuzeylerinin puruzlulukleri (bir yuzeydeki en alcak ve en yuksek noktalar arasındaki fark) 0.025 mm’lik tolerans icinde kalmalıdır. Bu cihazda, tabla ve esnek kılıftan başka taşıntı valflı yuksek basınc silindiri, bu silindirin basınclı hidrolik yağ ile doldurulmasını sağlayan giriş ağızları, basınc gostergesi ve bağlantı hortumları bulunur.

1.4- Esnek Kılıf

Esnek kılıf, yanal basıncın uygulanmasında kullanılan hidrolik yağı numuneden ayıran ve uygun bir malzemeden yapılmış esnek bir kılıftır. Bu kılıf, dayanma tablaları uzerine gececek uzunlukta ve numuneyi tum olarak saracak bicimde olmalı, capı numune capından daha buyuk olmamalıdır.

1.5- Eksenel Deformasyon Olcme Cihazı

Eksensel deformasyon olcme cihazı, yuksek duyarlıkta kadranlı mikrometre, vidalı mikrometre veya doğrusal değişken fark transformatoru gibi olcme cihazlarından biridir. Bu cihaz, 0,002 mm’yi gosterebilmeli ve doğruluğu 0,02 mm’lik bir deformasyon icin 0,002 mm, 0,2 mm’lik bir deformasyon icin 0,004 mm olmalıdır. Deformasyonlar, elektrik direncli birim deformasyon olcerlerini (strayngeyc) kayac numunesi uzerine uzun eksen yonunde yerleştirme yontemiyle de olculebilir.

2- Deney numuneleri

Deney numuneleri duzgun dairesel silindir biciminde olmalı ve aşağıda belirtilen toleranslar icinde kalmalıdır. Numunenin yan yuzeyi genellikle duz ve numunenin tum uzunluğu boyunca puruzluluğu 0,13 mm'yi gecmemelidir. Numune iki ucundan birbirine paralel ve uzun eksene dik olarak kesilmelidir. Bu iki uc yuzey puruzlukleri 0,03 mm oluncaya kadar taşlanarak parlatılmalıdır. İki yuzeyin uzun eksenle yaptıkları dik acıdan sapma 1000 mm’de 1 mm'yi gecmemelidir. Numune boyu, numunenin dairesel yuzu uzerinde, değişik noktalardan komperator gezdirilerek olculur. Kayac numune boyunun capına oranı 2,0-2,5 ve capı 54 mm (NX karot) den kucuk olmamalıdır.

Deney numunesinin capı, numune boyunun ortasına rastlayan kısımdaki birbirine dik iki capın 0,3 mm'lik bir duyarlıkla olculmesi ve ortalamasının alınması ile bulunur.

Numunenin deney anında icerdiği su oranı basma dayanım deney sonuclarına onemli olcude etki edebilir. Numuneler hazırlandıktan sonra deney yapılıncaya kadar en az 15 gun oda sıcaklıgında ve normal atmosfer koşullarında tutulmalıdır. Deney tamamen kuru koşullarda yapılacaksa etuvde 105 °C’de değişmez ağırlığa kadar kurutulur. Numunenin değişik su oranlarında deney yapılması gerekli olabilir. Her turlu durumda numunenin deneyin gercekleştirildiği andaki su oranı deney raporunda belirtilmelidir.


3- DENEYİN YAPILIŞI

Alt ve ust tablaların ve deney numunesinin yuzeyleri iyice silinerek temizlenir ve deney numunesi alt tablanın uzerine yerleştirilir. Ust tabla deney numunesi uzerine oturtulur ve eksen ayarı yapılır. Esnek kılıf deney numunesi ve tablaların uzerinden gecirilir ve deney numunesine hidrolik yağın sızmasını onlemek amacı ile lastik veya neoprenden yapılmış yuvarlak halkalar yerleştirilir. Esnek kılıf icindeki deney numunesi elle alt ve ust tablaları yuksek basınc hucresi icine yerleştirilir. Silindir hidrolik yağ sızıntısını onleyecek bicimde sıkıca kapatılır ve hidrolik basınc hortumları bağlanır. Deformasyon olceri yerleştirilir ve basınc hucresi hidrolik yağ ile doldurulur. Yukleme cihazı ile uc eksenli basınc hucresi icindeki kayac numunesine, yaklaşık olarak 10 kgf’luk eksenel yuk uygulanır. Eksenel deformasyon olceri ile ilk okuma yapılır. Yanal yağ basınc yavaş yavaş, onceden belirlenmiş basınc duzeyine yukseltilir. Aynı zamanda eksenel deformasyon olceri ile alınan ilk değerde herhangi bir sapma olmaması icin yeterli miktarda eksenel yuk uygulanır. Onceden belirlenmiş yanal basınc değerine erişildiğinde yukleme cihazı ile uygulanan eksenel yuk kaydedilir. Kaydedilen eksenel yuk miktarı sıfır veya başlangıc yuku olarak kabul edilir.

Eksenel yuk surekli olarak ve değişmez bir değerde kalıncaya, azalmaya başlayıncaya veya onceden belirlenmiş bir birim deformasyona erişilinceye kadar uygulanır. Yukleme hızı, tek eksenli basma dayanım deneyinde de olduğu gibi, kırılmayı 5-15 dakika icinde oluşturacak bir değerde secilmelidir. Secilen yukleme hızı yapılacak tum deneylerde aynı değerde olmalıdır. Deney suresince, onceden belirlenmiş yanal basınc duzeyinin değişmemesi sağlanmalı ve deformasyon değerleri olculerek kaydedilmelidir.

Bu deneyen az uc ayrı yanal basınc değerleri icin uygulanmalıdır.


4- HESAPLAMALAR

Aşağıda belirtilen hesaplamalar yapılır ve grafikler cizilir.

Eksenel birim deformasyona karşı gerilme farkı eğrisi cizilir. Gerilme farkı, en buyuk yuk altında elde edilen gerilme ( ) değerinden, yan basınc ( ) değerinin cıkarılması ile elde edilir. Yan basınc ( ) değeri eğri uzerinde belirtilir.

Deney sırasında toplam deformasyon kaydedildiğinden cihaz deformasyonu icin uygun kalibrasyon yapılmalıdır. Bunun sağlanabilmesi icin kayac numunesi yerine elastik ozellikleri bilinen bir celik silindir yerleştirilir ve deney suresince belirli yuklerde elde edilen toplam deformasyondan celik silindir celik silindir deformasyonu cıkarılarak cihazın deformasyonu bulunur. Kayac numune ile yapılan deney sonucunda belirli yukler icin elde edilen toplam deformasyondan, yukarıda belirtildiği bicimde bulunan cihaz deformasyonu cıkarılarak kayac numunesinin deformasyonu bulunur. Boylece bulunan numune deformasyonundan numunenin eksenel birim deformasyonu hesaplanır.

Elde edilen en az uc ayrı değer icin Mohr daireleri cizilir ve boylece bulunan Mohr dairelerine teğet olan en uygun eğri (Mohr zarfı) Şekil-1’de gosterildiği bicimde bulunur.

Şekil-1’de ayrıca, deney sırasında belirli bir kırılma duzleminin oluşup oluşmadığı ve bu duzlemin en buyuk eksenel gerilim duzlemi ile yaptığı acı gosterilmelidir.

Kayacların heterogen ozelliğinden dolayı değişik sonuclar elde edildiğinden her bir yanal basınc icin ucer deney yapılmalı ve her bir deney icin Mohr dairesi cizilerek ortak teğet bulunmalıdır.

Mohr daireleri zarfı bir doğru ise, bu doğrunun yatay eksenle yaptığı acı icsel surtunme acısı olarak kabul edilir. Zarfın dik eksenle kesişme noktasındaki değer kayacın kohezyonu olarak alınır. Mohr dairleri zarfı bir doğru değilse, icsel surtunme acı ( ) değeri, değişik yanal basınclar icin cizilen Mohr daireleri ile zarfın kesişme noktalarından Mohr dairelerine cizilen teğetlerin yatay eksenle oluşturduğu acıdır. Bu teğetlerin dik eksenle kesişme noktalarından değişik yanal basınclardaki değerleri elde edilir.


5- SONUCLARIN GOSTERİLMESİ

Deney raporunda, deney sonucları, grafikler ve varsa bu sonucları etkileyecek etkenlere karşı alınmış onlemler belirtilmelidir.

[IMG]http://img233.**************/img233/2552/eksenlieq1.png[/IMG]


Kaynak:Elektrik İşleri Etut İdaresi Genel Mudurluğu
__________________