Doku Katsayısının Sınıflandırılması ve Sınıfların Dayanım Özelliklerinin Belirlenmesi

Bu çalışmada kayaçların dokusal özelliklerini sayısallaştırmada kullanılan doku katsayısı değeri sınıflandırılmıştır. Sınıflandırma işlemi, klasik kümeler teorisine ve bulanık kümeler teorisine göre ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada, TC değeri sınıflandırıldıktan sonra, her bir sınıfa ait kayaç malzemelerinin beklenen tek eksenli basınç dayanımları ve nokta yük dayanımlarının kestirimlerinin gerçekleştirildiği bulanık modeller yapılmıştır. Bu sayede, TC değeri belirlenen kayaç malzemesinin sınıfı tayin edildikten sonra, olası dayanım özelliklerini kestirmek mümkün hale gelmiştir. Bunun yanında, oluşturulan veri setinin yardımı ile, 14 farklı litolojiye sahip kayaç malzemelerinin doku katsayılarının hangi değişim aralığında olacağı kestirilmiştir. Bir önceki bölümde belirlenen standart sapmalardan hareket ederek, kayaç malzemelerinin hangi sınıfları içerdiği kestirilmiştir ve böylece olası mekanik davranışları üzerinde yorum yapılabilir hale gelinmiştir.

Yapılan çalışmalar sonucunda kayaç malzemelerinin sahip oldukları TC değerlerinin Şekil 6.3’ de verilen sınıflar şeklinde değiştiği gözlenmiştir.

Şekil 6.3 Doku katsayısı değerlerine bağlı olarak kayaç malzemelerinin sınıflandırılması

katsayısı değerinin ait olduğu sınıfa göre kayaç malzemelerinin mekanik özellikleride bir homojenlik göstermektedir. Ancak, klasik sınıflamanın sahip olduğu dezavantajlar yukarıda yapılan sınıflamada da kendini göstermektedir. Gerek, sınıflamanın iyileştirilmesi, gerek her bir sınıfın tayin edilmesinin ardından, her sınıfa ait dayanım özelliklerin daha iyi kestirilebilmesi açısından yukarıda verilen sınıflama bulanıklaştırılmış ve Şekil 6.4’ de verilmiştir.

Şekil 6.4 TC değerlerinin bulanık sınıflandırılması

Doku katsayılarının sınıflandırılmasının bulanıklaştırılması, bir önceki adımda gerçekleştirilen sınıflamanın dezavantajlarını yok etmiştir. Böylece, TC değeri belirlenen bir kayaç malzemesinin hangi sınıfa ne derece ait olduğu tayin edilebilir. Bu aşamadan sonra ise, her bir sınıfa ait olan kayaç malzemelerinin olası tek eksenli basınç dayanımlarının ve nokta yük dayanımlarının neler olduğu oluşturulan bulanık modeller geliştirilmiştir. Bu amaca yönelik olarak, girdisi TC sınıfı, çıktıları, tek eksenli basınç ve nokta yük dayanımları olan bir bulanık model oluşturulmuştur (Şekil 6.5).

Bu çalışma sonucunda, TC değeri saptanan kayaç malzemesinin ait olduğu sınıf tayin edilebilir duruma gelinmiştir. Bundan sonra ise, o sınıfa ait kayaç malzemelerinin sahip oldukları mekanik özellikler kestirilebilmektedir. Söz konusu modelin uygulanabilirliğini göstermek amacıyla 14 farklı kayaç malzemesinin TC değerinden hareket edilerek ait oldukları sınıflar bulunmuştur. Daha sonra ise, bu sınıftan hareket ederek tek eksenli basınç dayanımı kestirilmiş ve aşağıdaki grafikte verilmiştir (Şekil 6.6). Birden fazla örneğin test edildiği kayaç malzemelerinde standart sapmalarından hareket edilerek TC değerinin hangi aralıklarda değiştiği ve bu durumda hangi

malzemesinin tek eksenli basınç dayanımının TC sınıflamasından hareket edilerek hangi aralıkta değiştiği tayin edilmiş ve sonuçlar Şekil 6.6’ da grafikte sunulmuştur.

Şekil 6.5 Bulanık model çıktı kümeleri, a) Tek eksenli basınç dayanımı, b) nokta yük dayanımı

Şekil 6.6 TC sınıflamasından hareket edilerek kestirilen tek eksenli basınç dayanımlarının gerçek tek eksenli basınç dayanımları ile karşılaştırılması Bir sınıflama sisteminden hareket edilerek, mekanik bir özelliğinin kestirimi yapılırken elde edilecek olan sonucun belli bir aralıkta değişmesi gerekmektedir. Yukarıdaki grafikten de görüleceği üzere, elde edilen sonuçlar gerçek sonuçlar ile

malzemelerinde basınç dayanımının hangi aralıkta olacağının kestirimi yapılabilmiştir. Dolomit ve granit örnekleri dışındaki tüm örneklerde deneysel basınç dayanımı, kestirim basınç dayanımı değerlerinin belirlenen aralıklarında çıkmıştır ki, bu da ortaya sunulan modelin güvenilirliğini artırıcı yöndedir. Özellikle granitte deneysel sonucun beklenenden düşük çıkmış olması, kestirim basınç dayanımı değeri ile deneysel basınç dayanımı değeri arasında bir fark ortaya çıkarmıştır. Bu durumsa, kestirim değerinin güvenilirliğini destekleyici niteliktedir.

Aşağıdaki şekilde ise, TC sınıflarından hareket edilerek kestirilen nokta yük dayanımları ile deneysel nokta yük dayanımları arasındaki ilişkiler görülmektedir.

Şekil 6.7 TC sınıflamasından hareket edilerek kestirilen nokta yük dayanımlarının gerçek nokta yük dayanımları ile karşılaştırılması

Yukarıdaki grafikte incelendiğinde görülmektedir ki, TC’ nin bulanık modelleme ile sınıflandırılmasından elde edilen nokta yük dayanımları kestirim aralıkları, deneysel nokta yük dayanımları sonuçları ile son derece uyumludur. Serpantin ve dolomit malzemelerinde elde edilen sonuçlar deneysel sonuçlar ile farklılık göstermektedir. Onun dışındaki tüm kayaç malzemelerinde kestirim değer aralıkları gerçek değerleri kapsayacak şekilde elde edilebilmiştir.

Bu aşamanın tamamlanması sonucunda, kayaç malzemelerin litolojilerine bağlı olarak TC değerlerinin beklenen değerlerini kestirimi yapılabilir hale gelmiştir. Daha sonra ise TC değerlerine bağlı olarak kayaç malzemeleri sınıflandırılmış ve her bir sınıfa ait dayanım özellikleri tayin edilmiştir. Bu sayede TC değeri kayaç

litolojisinden kestirilen veya deneysel olarak tayin edilen kayaç malzemesinin tek eksenli basınç dayanımı ve nokta yük dayanımının beklenen değerlerini elde etmek mümkün hale gelmiştir. Elde edilen sonuçların gerçek sonuçlar karşılaştırıldığı grafikler sonuçların uyumluluğunu göstermesi açısından son derece önemlidir. Son 2 bölümde yapılan çalışmalardan elde edilen bulgulardan hareket edilerek, Tablo 6.2’ de verilen ve kayaç malzemelerinin dokusal özelliklerinin litolojilerine göre sınıflandırılması ve her bir sınıfın ve bağlı olarak kayaç malzemesinin dayanım özelliklerinin özetlenmesi mümkün olmuştur.

Tablo 6.2 Kayaç litolojilerine bağlı olarak sınıfların tayini ve mekanik özelliklerinin kestirimi

Doku Katsayısı Sınıfı

7. Kayaç Türü ^Beklenen Tek Eksenli Basınç