YÜKSEK LİSANS TEZİ
Burcu ÖZVAN
SÜREKSİZLİK DÜZLEMLERİNDE AYRIŞMANIN PÜRÜZLÜLÜK ÜZERİNDEKİ ETKİSİ
JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
ADANA, 2010
SÜREKSİZLİK DÜZLEMLERİNDE AYRIŞMANIN PÜRÜZLÜLÜK ÜZERİNDEKİ ETKİSİ
Burcu ÖZVAN YÜKSEK LİSANS TEZİ
JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
Bu tez 01 / 02 / 2010 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği İle Kabul Edilmiştir.
İmza...……… İmza...…. ….. İmza...………
Yrd. Doç. Dr. İ.Altay ACAR Doç.Dr. Sedat TÜRKMEN Doç.Dr. Suphi URAL
Danışman Üye Üye
Bu tez Enstitümüz Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır.
Kod No
Prof. Dr. İlhami YEĞİNGİL Enstitü Müdürü
Bu Çalışma Çukurova Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir.
Proje No: MMF 2008YL22
Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.
ÖZ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
SÜREKSİZLİK DÜZLEMLERİNDE AYRIŞMANIN PÜRÜZLÜLÜK ÜZERİNDEKİ ETKİSİ
Burcu ÖZVAN
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman : Yrd. Doç. Dr. Altay ACAR
Yıl :2010, Sayfa:74
Jüri : Yrd. Doç. Dr. Altay ACAR Doç.Dr. Sedat TÜRKMEN Doç.Dr. Suphi URAL
Süreksizlik düzlemleri üzerindeki kesme dayanımı, jeoteknik tasarımların oluşturulmasında önemli bir bileşendir. Burada, dayanımı kontrol eden en önemli parametre ise pürüzlülüktür. Ayrışma sonucunda süreksizlik düzlemlerinin kesme dayanımı düşmektedir. Pürüzlü yüzeyler ise kesme dayanımı arttırmaktadır. Bazı kayalarda ayrışmanın artmasıyla pürüzlülük artabilmektedir. Bu çalışmada, ayrışma sonucu pürüzlü yüzeylerin oluştuğu granit ve kristalize kireçtaşı gibi kayaların kesme dayanımı değerlerinin, pürüzlülük ve bozuşma ile olan ilişkisi ortaya konmuştur.
Granitlerde pürüzlülük, bozuşarak ortamdan uzaklaşan feldspat mineralleri sonucu oluşurken, kristalize kireçtaşlarında ise stilolit oluşumları pürüzlü yüzeylerin ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Granitlerde oluşan pürüzlü yüzeyler kesme dayanımını arttırmazken, stilolitlere bağlı oluşan pürüzlülük, kesme dayanımın artmasına neden olmaktadır.
Anahtar Kelimeler: Kesme dayanımı, stilolit, pürüzlülük, kristalize kireçtaşı, granit.
ABSTRACT MSc THESIS
EFFECT OF ALTERATION ON ROUGHNESS IN DISCONTINUITIES SURFACES
Burcu ÖZVAN
DEPARTMENT OF GEOLOGICAL ENGINEERING INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES
UNIVERSITY OF ÇUKUROVA Supervisor : Asst.Prof.Dr. Altay ACAR
Year: 2010, Pages: 74 Jury : Asst.Prof.Dr. Altay ACAR
Assoc.Prof. Dr. Sedat TÜRKMEN Assoc.Prof.Dr. Suphi URAL
Shear strength of discontinuities is an important component of geotechnical design development. The most important parameter that controls the strength is roughness. As a result of separation, the shear strength of discontinuities decreases.
Rough surfaces should increase the shear strength. In some rock materials the roughness may increase while separation increases. In this study, the relation of shear strength of rocks, in which a rough surface is formed after separation such as granite and crystallized limestone, with roughness and decomposition are specified. While the roughness in granites are formed as a result of separation of feldspar minerals, stylolites formation is the reason for rough surface formation in crystallized limestones. Although, the rough surface formation in granites does not increase the shear strength, rough surface formation as a result of stylolites formation cause an increase in shear strength.
KeyWords: Shear strength, stylolites, roughness, crystallized limestone, granite.
TEŞEKKÜR
Çukurova Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalında tamamlamış olduğum bu çalışmada, beni yönlendiren danışman hocam Sayın Yrd.Doç.Dr. Altay ACAR’a teşekkür ederim.
Ayrıca, üç yıl süren yüksek lisans eğitimimde çalışmalarım boyunca göstermiş oldukları yardımlardan dolayı Prof. Dr. Ulvi Can ÜNLÜGENÇ’e, laboratuvarlarını kullanmamıza izin veren Maden Mühendisliği Bölüm Başkanı Prof.Dr. Adem ERSOY’a ve diğer bölüm öğretim üyelerine teşekkür ederim.
Çalışmalarım sırasında, deneysel aşamada göstermiş oldukları yardımlardan dolayı Çukurova Üniversitesinden Arş.Gör. Ulaş İnan SEVİMLİ’ye, Jeo.Yük.Müh.
Engin ÇİL’e ve Jeoloji Mühendisi Yasemin DİM’e, ince kesitlerin hazırlanması ve yorumlanması aşamasında yardımlarını esirgemeyen Yüzüncü Yıl Üniversitesinden Jeo.Yük.Müh. Vural OYAN’a teşekkür ederim.
Bu çalışmada, hayatım boyunca benden hiçbir şekilde emeğini esirgemeyen ERGEZ ve ÖZVAN ailelerine ve en büyük destekçim oğlum Onur Seyhan’a sonsuz teşekkür ederim.
İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ... I
ABSTRACT... II TEŞEKKÜR……… III İÇİNDEKİLER………... IV ÇİZELGELER DİZİNİ………... VI ŞEKİLLER DİZİNİ... VII SİMGELER VE KISALTMALAR... XII
1. GİRİŞ………... 1
1.1. Amaç………...…… 1
1.2. Örnek Alanlarının Coğrafi Konumu ……….…. 2
1.3. Kaya Kütlesinin ve Süreksizliklerin Genel Özellikleri ……….. 5
1.4. Süreksizlik Düzlemlerinin Pürüzlülüğü ………..….. 6
1.5. Süreksizlik Düzlemlerinde Pürüzlülüğün Ölçülmesi ………. 8
1.6. Süreksizlik Düzlemlerinin Kesme Dayanımı ………. 10
1.7. Süreksizlik Düzlemlerindeki Ayrışmanın Kesilme Dayanımı Etkisi………... 16
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR………..…….…… 20
3. MATERYAL VE METOD……….……… 26
3.1. Materyal………...…… 26
3.2. Metod………...…… 27
3.2.1. Literatür Taraması………...…… 27
3.2.2. Arazi Çalışmaları………... 28
3.2.3. Laboratuvar Çalışmaları………..….. 28
3.2.3.1. Petrografik Analizler………..………..…….... 29
3.2.3.2. Mekaniksel Analizler……….... 29
4. BULGULAR VE TARTIŞMA………..……….………… 36
4.1. Jeoloji ……….………..……….. 36
4.2. Çalışmada Kullanılan Kayaçların Petrografik Özellikleri... 40
4.2.2. Çalışmada Kullanılan Kireçtaşlarının Petrografik Özellikleri.. 50
4.3. Çalışmada Kullanılan Kayaların Bazı Fiziksel ve Mekanik Özellikleri ……….……….………. 52
4.3.1. Süreksizlik Düzlemlerinin Kesme Dayanımı Özellikleri …...… 55
5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER…………..……….………. 69
5.1. Sonuçlar……..…..……….………… 69
5.2. Öneriler………..……… 70
KAYNAKLAR………..……….... 71
ÖZGEÇMİŞ ………... 74
ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 4.1. Kaya kütlelerinin bozunma derecesini gösteren
sınıflama……….. 41
Çizelge 4.2. Seçilen farklı kayalara ait kuru birim hacim ağırlık
değerleri………... 54
Çizelge 4.3. Seçilen farklı kayalara ait Sonik Hız değerleri………… 55 Çizelge 4.4. Seçilen farklı kayalara ait tek eksenli basma dayanımı
değerleri……….. 55
ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1. Granitoyid örneklerinin alındığı alanına ait yer bulduru
haritası………... 3
Şekil 1.2. Kristalize kireçtaşı örneklerinin alındığı alanına ait yer
bulduru haritası……….. 4
Şekil 1.3. Kaya kütlelerinde gözlenen yenilme türleri……….. 6 Şekil 1.4. Pürüzlü yüzeylerde birinci ve ikinci derece
düzensizliklerdeki i açısına ait yaklaşık değerler………….. 7 Şekil 1.5. Kristalize kireçtaşlarında birinci ve ikinci derece
düzensizliklere ait arazi görüntüsü……… 8 Şekil 1.6. Barton tip tel profil metreye ait görüntü……… 9 Şekil 1.7. Süreksizlik düzlemlerindeki pürüzlülük ve dalgalılık
ilişkisi……… 10
Şekil 1.8. Taşınabilir doğrudan makaslama deney aleti……… 11 Şekil 1.9. Tilt testi için kullanılan cihaza ait çizim görüntüsü……….. 12 Şekil 1.10. Süreksizlik düzlemlerinde farklı normal gerilmeler altında
ε – τ ilişkisi……… 13 Şekil 1.11. Bir süreksizlik düzleminin kesme dayanımının tanımı…… 13 Şekil 1.12. Eğimli bir yüzeyde kesme gerilmesi……… 15 Şekil 1.13. Pürüzlü tabakalanma yüzeylerine sahip kireçtaşlarının
çalışma sahasında yüksek şev açısındaki görünüşleri…….. 15 Şekil 1.14. Pürüzlülük ve normal gerilmenin sürtünme açısı üzerindeki
etkisi……….. 16
Şekil 1.15. Granitoyidlerdeki çalışma alanında süreksizlik
düzlemlerinin yarattığı bloklu yapı………... 17 Şekil 1.16. Taze yüzeyli granit eklemlerinde gözlenen pürüzlülük
profili………. 18
Şekil 1.17. Ayrışmış granit eklemlerinde gözlenen pürüzlülük profile... 19 Şekil 2.1. Patton’a ait testere dişli pürüzlülük modeli……….. 20 Şekil 2.2. Pürüzlülük görüntüleri ve Eklem Pürüzlülük Katsayısı
(JRC)………. 22 Şekil 2.3. ISRM 1978’e göre farklı ölçeklerde gözlenen
pürüzlülükler………. 23
Şekil 2.4 ISRM, 1981’e göre pürüzlülük görüntüleri ve kesme
dayanımı arasındaki ilişki………. 24 Şekil 3.1. Deney öncesi örnek kalıplarının hazırlanması ve kullanılan
alçı (a, b, c) ile taşınabilir kaya kesme (makaslama)
düzeneği (d)………. 27
Şekil 3.2. Çalışma alanlarından sondaj (a, c) ve blok örnek (b)
alımına ait görüntüler……… 28 Şekil 3.3. Arazide tel profil metre ile süreksizlik düzlemlerinin
pürüzlülüklerinin ölçülmesi……….. 29 Şekil 3.4. Profil metre ile yapılan ölçümler (a, c) ile bunların 8 ayrı
hatta göre sonuçlarının kaydedilmesi (b, d)……….. 31 Şekil 3.5. Kaya örnekleri sabitlemek için kullanılan alçı (a) ve
örneğin kalıba yerleştirilmesi aşamaları (b, c, d)………….. 32 Şekil 3.6. Alçı içersindeki örneğin deney aletine yerleştirilmesi
aşamaları……… 33
Şekil 3.7. Taşınabilir doğrudan kesme (makaslama) deney
düzeneğine ait bir görüntü………. 33 Şekil 3.8. Deney sonrası kayada gözlenen yer değiştirme (a) ve
örselenmeye ait bir görüntü (b)………. 34 Şekil 3.9. Makaslama (Kesme) gerilimi (τ) – Makaslama(Kesme)
yerdeğiştirmesi (δ) grafiği………. 34 Şekil 4.1. Granitlerde MnO boyalı ayrışma yüzeyleri………... 36 Şekil 4.2. Granitlerde arenitleşme ve ayrışma ile oluşan pürüzlü
yüzey görüntüsü……… 37
Şekil 4.3. Granitoyidlerin örnekleme alanı ve yakın civarındaki
dağılımını gösterir harita………... 38 Şekil 4.4. Çalışma alanı ve yakın civarının genel jeolojisi……… 39
Şekil 4.5. Kristalize kireçtaşlarının arazideki görünüşü……… 39 Şekil 4.6. Kristalize kireçtaşlarındaki pürüzlü yüzeylerin arazideki
görünüşü……… 40
Şekil 4.7. Çalışma alanında gözlenen sağlam kaya kütlesine ait
görüntü……….. 42
Şekil 4.8. Çalışma alanında gözlenen tamamen bozuşmuş kaya
kütlesine ait görüntü……….. 42 Şekil 4.9. Bozunmamış granit örneğine ait görüntü………..…… 43 Şekil 4.10. Bozunmamış granodiyorit örneğine ait ince kesitte çift
nikol görüntüsü………. 44
Şekil 4.11. Bozunmamış granodiyorit örneğine ait ince kesitte tek
nikol görüntüsü……….. 44
Şekil 4.12. Az bozunmuş granit örneğine ait ince kesitte çift nikol
görüntüsü ve çatlaklı kuvars kristalleri………. 45 Şekil 4.13. Az bozunmuş granit örneğine ait tek nikol görüntüsü…….. 46 Şekil 4.14. Çift nikolde az bozunmuş granit örneğindeki serisitleşmeye
ait görüntü………. 46
Şekil 4.15. Tek nikolde az bozunmuş granitteki feldispatlar gözlenen
serisitleşme……… 47
Şekil 4.16. Çift nikolde orta derecede bozunmuş granit örneğine ait
görüntü………. 48
Şekil 4.17. Tek nikolde orta derecede bozunmuş granit örneğine ait
görüntü……….. 48
Şekil 4.18. Orta derecede bozunmuş granit örneğinin çift nikol
görüntüsü……….. 49
Şekil 4.19. Orta derecede bozunmuş granit örneğinin tek nikol
görüntüsü……….. 49
Şekil 4.20. Alizarin Red-S yapılan kayaya ait ince kesit ve çips
görüntüsü………... 50
Şekil 4.21. Çift nikolde kalsit mineralleri ve stilolit oluşumuna ait
görüntü……….. 51
Şekil 4.22. Tek nikolde kalsit mineralleri ve stilolit oluşumuna ait
görüntü……….. 52
Şekil 4.23. Arazide kristalize kireçtaşlarında gözlenen pürüzlü
yüzeylere ait görüntü………. 53 Şekil 4.24. Deneysel çalışmalarda kullanılan karot örneklerin arazide
(a) ve laboratuvarda (b) alınış görüntüsü……….. 53 Şekil 4.25. Doğrudan kesme deneyi için kullanılan bozunmamış granit
örneklerine ait bir görüntü……… 56 Şekil 4.26. Deneylerde kullanılan karot örneklerin iki eksene göre
ölçülen çap değerlerine ait bir görüntü……… 57 Şekil 4.27. Bozunmamış (W1) bir granit örneğinin süreksizlik
düzlemine ait tel profilmetre görüntüsü……… 57 Şekil 4.28. Az bozunmuş (W2) bir granit örneğinin süreksizlik
düzlemine ait tel profilmetre görüntüsü……… 58 Şekil 4.29. Orta derecede bozunmuş (W3) bir granit örneğinin
süreksizlik düzlemine ait tel profilmetre görüntüsü……….. 58 Şekil 4.30. Deneylerde kullanılan kristalize kireçtaşı örneklerine bir
görüntü……….. 59
Şekil 4.31. Kristalize kireçtaşı örneğinin süreksizlik düzlemine ait bir tel profilmetre görüntüsü……….. 59 Şekil 4.32. Bozunmamış granit (W1) örneğine ait kesme gerilmesi (τ) -
kesme yerdeğiştirmesi (δ) grafiği……….. 60 Şekil 4.33. Bozunmamış granit (W1) örneğine ait kesme dayanımı (τ)
– normal gerilim (σ) grafiği……….. 61 Şekil 4.34. Az bozunmuş granit (W2) örneğine ait kesme gerilmesi (τ)
- kesme yerdeğiştirmesi (δ) grafiği……….……….. 62 Şekil 4.35. Az bozunmuş granit (W2) örneğine ait kesme dayanımı (τ)
– normal gerilim (σ) grafiği……….. 62 Şekil 4.36. Orta derecede bozunmuş granit (W3) örneğine ait kesme
gerilmesi (τ) - kesme yerdeğiştirmesi (δ) grafiği…………..
Şekil 4.37. Orta derecede bozunmuş granit (W3) örneğine ait kesme
dayanımı (τ) – normal gerilim (σ) grafiği………. 64 Şekil 4.38. Kristalize kireçtaşı örneğine ait kesme gerilmesi (τ) -
kesme yerdeğiştirmesi (δ) grafiği……….. 65 Şekil 4.39. Kristalize kireçtaşı örneğine ait kesme dayanımı (τ) –
normal gerilim (σ) grafiği………. 65 Şekil 4.40. Çalışmada kullanılan örneklere ait genel pürüzlülük açısı
değerleri……….. 66
Şekil 4.41. Stilolitlere bağlı olarak gelişen pürüzlü yüzeylerin arazi (a) ve ince kesitteki (b) görüntüsü……….. 67 Şekil 4.42. Granit (a) ve kristalize kireçtaşı (b) kütlelerinin süreksizlik
düzlemlerinin arazideki eğim açılarına ait bir görüntü……. 68
SİMGELER ve KISALTMALAR φ : Sürtünme açısı φp : Pik sürtünme açısı φr : Rezidüel sürtünme açısı φb : Temel sürtünme açısı i : Yüzey pürüzlülüğü açısı JRC : Eklem pürüzlülük katsayısı JCS : Eklem basınç dayanımı JMC : Eklem örtüşme katsayısı
ISRM : Uluslararası kaya mekaniği derneği ASTM : Amerikan Test ve Materyal Kurumu σı : Süreksizlik yüzeyindeki efektif normal σn : Kayma yüzeyindeki normal gerilim τ : Kesme (makaslama) gerilmesi α : Kayma açısı
c : Kohezyon
Re : Schmidt çekici sıçrama değeri γ : Birim hacim ağırlık
γk : Kuru birim hacim ağırlık MTA : Maden Tetkik Arama
F : Örnek üzerine uygulanan yük
A : Alan
δ : Kesme yer değiştirmesidir MnO : Manganoksit
kN : Kilonewton
m : Metre
sn : Saniye
Vp : P-dalgası
UCS : Tek eksenli basma dayanımı
oC : Derece MPa : Megapaskal
V : Hız
1. GİRİŞ
Bu bölümde, çalışmanın amacı ile ilgili genel bilgiler ve çalışmayı gerekli kılan nedenler açıklanmıştır.
1.1. Amaç
Kaya kütleleri içersinde açılan, gerek tünel gibi yer altı kazıları, gerekse kaya şevlerinin tasarımları, kayayı malzeme olarak tanımlamadan öteye, kütlesel olarak kayanın geçirmiş olduğu evrimi ve bu evrim sonucunda oluşan yapısal unsurları tanımlamayı gerekli kılmaktadır. Özellikle, 1950’lerden sonra artan sanayileşme ve bununla birlikte gelişen ulaşım ihtiyaçları, zemin ve kaya mekaniği alanında birçok çalışmanın gereğini arttırmıştır. Ulaşımın ana unsurları olan şevlerin ve tünellerin tasarımları ile madenciliğin gereği olan yer altı kazılıları ile açık işletme alanlarında kaya malzemesinin özelliklerinin tek başına yeterli olmadığı ortaya çıkmıştır. Kaya malzemesinin tanımının yetersiz kaldığı koşullarda kaya kütlelerinin özelliklerinin de tasarımlarda tanımlanması gerektiği birçok çalışmada açıklanmıştır. Bu amaçla, kaya kütlesinin tanımlanmasında en önemli adımlardan olan süreksizlik düzlemlerinde pürüzlülük parametresi ve pürüzlülüğü etkileyen ayrışma konusuna bir yaklaşımda bulunmak amacıyla bu çalışma yapılmıştır. Bu çalışma, arazi etütlerinde özellikle granit ve kristalize kireçtaşlarında gözlenen pürüzlü yüzeylerin ayrışma ile artığının gözlenmesi sonucunda ortaya çıkmıştır.
Bu amaçla, arazi çalışmaları sonucunda belirlenen iki farklı sahadan, granit ve kristalize kireçtaşı örnekleri alınmıştır. Bu kayalara ait ince kesit örnekleri hazırlanarak kayacın ayrışma özellikleri ve tanımlaması yapılmıştır. Ayrıca süreksizlik düzleminin kesme dayanımın belirlenmesi amacıyla doğrudan kesme (makaslama) deneyi yapılmış ve bu deney sonuçları pürüzlülük profilleri ile ilişkilendirilmiştir.
Bu kapsamda yapılan çalışmalar giriş hariç dört bölümden oluşmaktadır.
Çalışma alanı ve çalışma konusuyla ilgili literatür özeti Önceki Çalışmalar bölümünde, çalışma boyunca kullanılan deneysel araç gereçler ile yardımcı araçlar
başlığı altında verilmiştir. Çalışma alanlarının jeolojisi, tektoniği, çalışma alanından seçilen kayalara ait fiziksel ve mekanik deney sonuçları ve bunlar arasındaki ilişkiler Bulgular ve Tartışma kısmında, elde edilen sonuçların kısa özetleri ve öneriler ise Sonuçlar ve Öneriler başlığı altında verilmiştir.
Bu çalışma Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsüne bağlı olarak Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalında Yüksek Lisans Tezi olarak hazırlanmıştır.
Bu tez, MMF 2008 YL22 nolu proje kapsamında desteklenmiştir.
1.2. Örnek Alanlarının Coğrafi Konumu
Bu çalışmada örnekleme iki farklı sahada gerçekleştirilmiştir. Bu sahaların ilki Granitoyid bileşimli kayaçlardan oluşan Dereli - Şebinkarahisar (Giresun) arasındaki kesimdir (Şekil 1.1). Bu kesim Giresun ilinin güneyinde Dereli – Şebinkarahisar karayolu üzerinde Giresun’a yaklaşık 40 km uzaklıkta bulunmaktadır.
Ulaşım, Giresun – Trabzon sahil yolundan, Dereli ilçesi yol ayrımına sapılarak yapılmaktadır. Yol tamamen asfalt kaplıdır. İkinci alan ise kristalize kireçtaşlarının bulunduğu Yumurtalık (Doğu Akdeniz) bölgesidir. Bu bölge, Adana – Osmaniye ve Antakya illeri sınırları arasında kalan Yumurtalık ilçesinin kuzey kesimidir. Çalışma alanı Adana ilinin doğusunda bulunmaktadır. Çalışma alanına, Adana’dan TEM otoyolu ve E90 karayolu ile ulaşılmaktadır ve Adana iline yaklaşık 40 km, Antakya iline yaklaşık 100 km ve Osmaniye iline yaklaşık 10 km uzaklıktadır (Şekil 1.2).
Her iki çalışma alanı da deniz kıyısından başlayarak iç kesimlere doğru uzanan ve yükselen bir yüzey şekline sahiptir. İlk alanda tipik Karadeniz iklimi gözlenirken ikinci alan da ise Akdeniz bölgesi iklimi gözlenmektedir. Kayalardaki ayrışmayı hızlandıran en önemli unsurlardan biri olan atmosferik koşullar özellikle Karadeniz bölgesinde oldukça etkilidir.
Karadeniz bölgesinin orta kesimlerinde yer alan Giresun ili ve güney kesimi sahile doğru yağışlı Karadeniz iklimine, güneye doğru gidildikçe ise sert karasal iklim özelliklerine sahiptir. Bölgede, Karadeniz ikliminin egemen olduğu, yağışları bol, bitki örtüsü zengin dağlar bulunmaktadır. Çalışma alanı Karadeniz kıyısı ile İç
Anadolu sınırlında kalan bölgede olduğundan dolayı kış mevsimi boyunca kar yağışı da yoğun olarak görülmektedir. Uzun yıllar içersinde gerçekleşen (1975-2006) ortalama en yüksek sıcaklık 6.8 – 23.2 oC arasında, ortalama en düşük sıcaklık 4.3 – 26.6 oC arasında, ortalama yağışlı gün sayısı en yüksek mart ayında olup 16 gün, en düşük ağustos ayında olup 1.1 gündür. Bölgedeki en çok yağış 04.07.1981 tarihinde 128.3 kg/m2, en hızlı rüzgar 25.01.2000 tarihinde 108.7 km/saat olarak kaydedilmiştir (www.meteor.gov.tr).
Yumurtalık kesiminde yaz ayları sıcak ve kurak, kışları ılık ve yağışlı tipik Akdeniz iklimi özelliği göstermektedir. Uzun yıllar içersinde gerçekleşen (1975- 2006) ortalama en yüksek sıcaklık 12.3 – 31.8 oC arasında, ortalama en düşük sıcaklık 4.7 – 24.4 oC arasında, ortalama yağışlı gün sayısı en yüksek ocak ayında olup 15 gün, en düşük ağustos ayında olup 1.7 gündür. Bölgedeki en çok yağış 09.05.2001 tarihinde 432.1 kg/m2, en hızlı rüzgar 15.12.1978 tarihinde 102.2 km/saat olarak kaydedilmiştir (www.meteor.gov.tr).
Şekil 1.2. Kristalize kireçtaşı örneklerinin alındığı alanına ait yer bulduru haritası.
1.3. Kaya Kütlesinin ve Süreksizliklerin Genel Özellikleri
Kayalar, malzeme ve kütle anlamında iki ayrı sınıfta değerlendirilmektedir.
Kaya içersindeki mevcut süreksizlik düzlemleri nedeniyle diğer malzemelere göre ayrı bir bakış açısıyla değerlendirilmelidir.
Kayaların farklı yükler altında göstermiş olduğu davranışlar, kaya malzemesi ile kaya kütlesinin doğru değerlendirilmesi ile yorumlanabilmektedir. Kaya malzemesini, kaya kütlesinin süreksizlikleri arasında kalan kısım olarak tanımlayabiliriz. Kaya kütlesi ise, süreksizlik düzlemlerinin oluşturduğu blok şeklindeki kaya malzemesi ile bunların içerisinden geçen ve malzemeyi, eklemler, tabaka düzlemleri, faylar, çatlaklar ve kırık gibi düzlemsel yapılarla ayıran unsurlardan oluşmaktadır. Kayanın yapısı, dışarıdan gelen etkiler ve kaya kütlesi içersinde oluşan kazılar ile değişmektedir. Bu değişimler özellikle yer altı ve yer üstü kazı çalışmalarında tasarımın oluşturulması için ortaya net olarak konmalıdır.
Özellikle şev ve tünel gibi tasarımlarda kütle içersinde oluşması muhtemel hareketlerin belirlenmesi ve hareketi oluşturan unsurların mekaniksel çözümlerinin yapılması gerekmektedir. Kaya kütlesi bu anlamda doğru şekilde tanımlanmalı ve muhtemel sonuçlar ve dayanım parametreleri ortaya konmalıdır. Süreksizliklerin belli özelliklerinin ortaya konması amacıyla tünelcilik çalışmalarında Barton vd (1974) Q kaya kütlesi tanımlama sistemini, Bieniawski (1989) ise RMR sistemini geliştirmişlerdir.
Arazide farklı kaya türlerinden oluşan kaya kütleleri içersinde kütleyi bölen birçok süreksizlik düzlemi bulunabilmektedir. Bu düzlemler, kayayı farklı boylarda bloklara ayırmaktadır. Bu süreksizlik düzlemleri, tansiyon gerilme etkisi, bükülme etkisi, kuruma ve soğuma etkisi, kesme gerilmesi etkisi, sedimantasyon ile oluşan yük etkisi ve deprem etkisi ile oluşmaktadır (Ketin ve Canıtez, 1979). Bu etkiler sonucu oluşan süreksizlik düzlemlerindeki en büyük problem ise stabilitedir. Şev tasarımlarında, yer altı kazılarında, açık ocak işletmeciliğinde stabilite problemlerinin giderilmesi amacıyla ilk olarak ortamdaki kaya kütlesinin doğru tanımlanması gerekmektedir. Özellikle süreksizlik düzlemlerine bağlı olarak gelişen
düzlemsel, kama tipi ve devrilme tipi yenilmeler kaya şevlerinde karşılaşılan en önemli stabilite problemleridir (Şekil 1.3).
Şekil 1.3. Kaya kütlelerinde gözlenen yenilme türleri (Hoek, E., ve Bray, J., 1977).
1.4. Süreksizlik Düzlemlerinin Pürüzlülüğü
Süreksizlik düzlemlerinde stabilite açısından pürüzlü bir yüzeyin en önemli bileşeni sürtünme açısıdır. Pürüzlü bir düzlemin sürtünme açısı iki bileşen içerir.
Bunlar kaya malzemesinin sürtünme açısı (φ) ve yüzeyin düzensizliklerinin ortaya çıkardığı kenetlenmedir (i) (Wyllie and Mah, 2004). Tasarım çalışmalarında pürüzlülük toplam sürtünme açısının önemli bir bileşeni olduğundan pürüzlülüğün tanımlanması gerekmektedir. Bu konuda Barton (1973) tarafından önerilen Eklem Pürüzlülük Katsayısı (JRC) değeri pürüzlülük tanımında en yaygın olarak kullanılan yaklaşımdır. JRC değeri için pürüzlü ve dalgalı yüzeylerde 20 değeri kullanılırken dalgalanma ve pürüzlülüğün azaldığı düz bir yüzey için sıfır değeri kullanılmaktadır.
JRC değeri ile yüzey pürüzlülüğü (i) arasındaki doğrusal ilişki ise, )
log(JCSı JRC
i= σ (1.1) şeklinde ifade edilmektedir.
Bu bağıntıda, JCS (Eklem Basınç Dayanımı) süreksizlik yüzeylerine komşu kayanın basınç dayanımı ve σı süreksizlik yüzeyindeki efektif normal gerilmedir.
Patton (1966)’ya göre bir düzlem üzerindeki düzensizlikler birinci derece ve ikinci derece şeklinde iki sınıfa ayrılır. Birinci derece düzensizlikleri Patton (1966), tabakalanma yüzeyindeki ana dalgalanmalara karşılık gelenler olarak tanımlamıştır.
İkinci derece düzensizlikleri ise, süreksizlik düzlemindeki küçük tümsek ve ripıllar olarak tanımlamıştır. İkinci derece düzensizliklerin i açısı her zaman için birinci derece düzensizliklerin açısından daha büyüktür (Şekil 1.4). Özellikle birinci ve ikinci derece süreksizlikler kristalize kireçtaşlarında net olarak gözlenmektedir (Şekil 1.5).
Şekil 1.4. Pürüzlü yüzeylerde birinci ve ikinci derece düzensizliklerdeki i açısına ait yaklaşık değerler (Wyllie and Mah, 2004).
Kaya şevlerde süreksizlik düzlemlerinin kesme dayanımı, yüzey pürüzlülüğü dışında, kayanın yüzey dayanımına, uygulanan normal gerilmeye ve kesme yer değiştirmesine bağlıdır.
Şekil 1.5. Kristalize kireçtaşlarında birinci ve ikinci derece düzensizliklere ait arazi görüntüsü.
1.5. Süreksizlik Düzlemlerinde Pürüzlülüğün Ölçülmesi
Süreksizlikleri oluşturan düzlemlerin yüzey şekilleri doğal ortamın etkisiyle rastgele dağılım gösteren pürüzlü şeklilerden oluşur. Birçok araştırmacı bu düzlemleri oluşturan etkiler ve düzlemlerin pürüzlü yapısı ve kesme (makaslama) dayanımı ile ilgili çalışmalar yürütmüşlerdir (Patton, 1966; Barton, 1976; Barton ve Choubey, 1977; Maerz vd, 1990; Cunha, 1990). Bu araştırmacılar zaman içersinde yüzey pürüzlülüğü ve kesme dayanımı arasındaki ilişkilerini belirleyerek yüzey pürüzlülüğünün önemli bir kesme bileşeni olmakla birlikte, diğer kesme bileşenleri üzerinde de etkisinin olduğunu belirtmişlerdir. Pürüzlülüğün kesme dayanımı üzerindeki etkisi kaya kütlesinin çok karmaşık bir yapıya sahip olması nedeniyle günümüze kadar tam olarak açıklanamamıştır (Ünal, 2000).
Süreksizlik düzlemlerinin pürüzlülüğü, tarak (tel profilmetre), komparatör, fotoğraf tekniği, şerit metre yöntemi, lazer tekniği ve yüzey pürüzlülük tarayıcısı gibi
çeşitli yöntem ve aletlerle ölçülebilmektedir. Bazı yöntemler uygulanmasındaki zorluk ve karmaşıklık nedeniyle pek kullanılmamaktadır. Pürüzlülüğün ölçümünde kullanılan en basit yöntemler Barton tip tel profilmetre ve komparatör ile yapılan ölçümlerdir (Şekil 1.6). Bu çalışmada da Barton tip tel profilmetre kullanılmıştır.
Süreksizlik düzlemli üzerinde pürüzlülük ölçümlerinin tek bir hat doğrultusunda yapılmaktansa birden fazla kesit hattı üzerinden yapılarak yüzey modelinin çıkarılması gerekmektedir. Bu nedenle pürüzlü düzlem üzerinde belirli aralıklarla birkaç kesit düzlemi belirlenmeli ve x –y yönünde ölçümler alınmalıdır. Böylece bilgisayar programları aracılığıyla yüzey modellemesinin yapılması mümkün olmaktadır. Eğer pürüzlü yüzeylerin örtüşme dereceleri ölçülmek isteniyorsa süreksizlik düzlemlerinin alt ve üst parçalarından ölçüm alınmalıdır (Zhao, 1997).
Süreksizlik düzlemlerinin örtüşme derecesi Zhao (1997) tarafından önerilen eklem örtüşme katsayısı (JMC) ile hesaplanmaktadır. Eklem örtüşme katsayısı, yüzeylerin temas alanlarının hesaplanmasıyla belirlenmektedir.
Şekil 1.6. Barton tip tel profil metreye ait görüntü.
1.6. Süreksizlik Düzlemlerinin Kesme Dayanımı
Kaya kütlelerindeki stabiliteyi kontrol eden en önemli parametre kesme dayanımıdır. Süreksizlik düzlemlerinin kesme dayanımlarını kontrol eden en önemli faktör ise yüzey pürüzlülüğüdür. Yüzey pürüzlülüğü, yüksek frekanslı çıkıntı ve girinti şeklindeki düzensizlikler veya düşük frekanslı dalgalanmalar şeklinde olabilmektedir (Aktaş, 2000). ISRM, 1978’de dalgalılık ve pürüzlülük ilişkisi geniş bir şekilde ölçüm yöntemleriyle ilk olarak ortaya konmuştur (Şekil 1.7).
Şekil 1.7. Süreksizlik düzlemlerindeki pürüzlülük ve dalgalılık ilişkisi.
Süreksizlik düzlemlerinde gözlenen yüzey pürüzlüğü, kayanın kesme dayanımı üzerinde oldukça etkilidir. Süreksizliklerin kesme dayanımı arazide ve laboratuvarda ölçülebilmektedir. Ayrıca, kaya kütlesi kesme dayanımı benzer jeolojiye sahip birimler içersinde açılan şevlerin geriye dönük analizlerini kapsayan deneye dayalı yöntemlerle de belirlenebilir. Süreksizlik düzlemlerinde kesme dayanımını belirlerken kullanılan en genel deney doğrudan kesme (makaslama) dayanımı deneyidir (Şekil 1.8). Bunun dışında, süreksizlik düzlemlerindeki yenilmelerin belirlenmesinde kullanılan içsel sürtünme açısı ve JRC değerinin bulunması amacıyla Tilt testi de yapılabilmektedir (Şekil 1.9). Tilt testinde, örtüşme derecesi yüksek olan iki süreksizlik düzlemi üst üste getirilerek eğimli bir tabla üzerinde eğim derecesi arttırılarak deney yapılmaktadır. Böylece kayma sırasında tablanın eğiminden kayma açısı kolaylıkla okunabilir. Tilt testi sonucunda süreksizlik yüzeyinin pürüzlülük katsayısı (JRC),
=
n b
JCS JRC
σ αφ log
(1.2)
ile bulunur. Burada, α= Kayma açısı
σn= Kayma yüzeyindeki normal gerilim (örneğin 0.1MPa gibi düşük değerler alınabilir.
φb= Temel sürtünme açısı (düz ve pürüzsüz yüzey için)
JCS= Eklem basınç dayanımı dayanımı (Schmidt çekici ile bulunabilir)
Şekil 1.8. Taşınabilir doğrudan makaslama deney aleti.
Şekil 1.9. Tilt testi için kullanılan cihaza ait çizim görüntüsü.
Doğrudan kesme dayanımı deneyi farklı düşey gerilmeler altında en az 3 örnek üzerinde yapılmaktadır. Düşey gerilmelerin artması ile kesilme dayanımı da artmaktadır.
Kaya şevlerinin tasarımında kayma yüzeyinin kesme dayanımı Coulomb (1773) malzemesi gibi kabul edilerek, kayma yüzeyinin kesme dayanımı, kohezyon (c) ve sürtünme açısı (φ) ile ifade edilir (Wyllie and Mah, 2004). Bu dayanıma ait parametreler sabit bir yük altında kesme gerilmesi – kesme yerdeğiştirmesi ilişkisinden bulunmaktadır (Şekil 1.10). Yer değiştirmenin küçük olduğu durumlarda malzeme elastik olarak davranırken, artan kesme gerilmesi ile yer değiştirme değeri doğrusal olarak artar. Malzeme artan gerilimeye bir süre direnç gösterir ve en büyük kesme gerilmesi değerine ulaşıldığı anda malzeme yenilir. Bu esnada elde edilen değer pik (doruk) değer olarak tanımlanır. Pik kesme dayanımı değeri elde edildikten sonra yer değiştirmeyi sağlamak için gereken gerilme azalır ve sonuçta malzeme sabit bir değere yani rezidüel (artık) kesme dayanımı değerine ulaşır. Farklı normal gerilme (σ) değerlerinde yapılan deney sonucunda elde edilen farklı pik kesme dayanımı verileri Mohr (1900) grafiğine aktarılarak kohezyon ve sürtünme açısı değerleri elde edilir (Şekil 1.11).
Şekil 1.10. Süreksizlik düzlemlerinde farklı normal gerilmeler altında ε – τ ilişkisi (ISRM, 1981).
Şekil 1.11. Bir süreksizlik düzleminin kesme dayanımının tanımı (Wyllie and Mah, 2004).
Pik veya rezidüel kesme dayanımı aşağıdaki şekilde ifade edilir.
φ σ
τ =c+ tan (1.3) Bu eşitlikteki en önemli parametre sürtünme açısıdır. Uygulanan her bir normal gerilme değeri için pik (φp) ve rezidüel (φr) olmak üzere iki ayrı sürtünme açısı değeri elde edilir. Elde edilen rezidüel sürtünme açısı pik sürtünme açısından daha küçüktür Pürüzlü bir düzlemde kesme işlemi sonrasında yüzeyi oluşturan düzensizlikler aşınmaktadır ve yer değiştirme sonucu düzlemi bir arada tutan çimentolayıcı malzemenin aşınması sonucu kohezyon ortadan kalkmaktadır. Böylece ortaya, pürüzlülüğü az düze yakın bir yüzey ortaya çıkacaktır. Düzlemsel ve dolgu içermeyen bir yüzeyin kohezyonu sıfıra eşit olduğundan bu yüzeye ait kesme dayanımı sadece sürtünme açısı ile ifade edilir.
Yukarıdaki eşitlik, süreksizlik düzleminin kesme gerilmesi yönünde (τ) geliştiği durumlar için geçerlidir. Süreksizlik düzleminin kesme gerilmesi ile i açısı yaptığı durumlarda kesme gerilmesi ile normal gerilme arasında aşağıda ilişki elde edilir (Şekil 1.12).
) tan( i
c + +
= σ φ
τ
(1.4) Patton (1966) duraysız kireçtaşı şevleri üzerinde yapmış olduğu deneyler ile ortalama i açısını ölçerek bu ilişkiyi deneylerle doğrulamıştır. Patton (1966) çalışmasının sonucunda tabakalanma düzlemi izi ne kadar pürüzlü ise şev açısının da o kadar yüksek olacağını ortaya koymuştur (Şekil 1.13). Ayrıca, tabakalanma düzleminin eğiminin yaklaşık kayaların laboratuvarda düzlemsel yüzeyler üzerinde bulunan sürtünme açısı (φ) ile ortalama pürüzlülük açısının (i) toplamına eşit olduğunu belirlemiştir.
Şekil 1.12. Eğimli bir yüzeyde kesme gerilmesi (Wyllie and Mah, 2004).
Şekil 1.13. Pürüzlü tabakalanma yüzeylerine sahip kireçtaşlarının çalışma sahasında yüksek şev açısındaki görünüşleri.
Başlangıçta örselenmemiş ve örtüşme katsayısı yüksek (kenetlenmiş) olan pürüzlü bir yüzeyin pik sürtünme açısı φ + i’dir. Artan normal gerilme ve yer değiştirme ile birlikte pürüzlülük giderek azalır ve sürtünme açısı düşer ve rezidüel
diyagramında başlangıçtaki eğimi φ + i olan ve yüksek normal gerilmelerde φr’ye düşen eğrisel bir dayanım zarfı ile temsil edilir (Wyllie and Mah, 2004) (Şekil 1.14).
Şekil 1.14. Pürüzlülük ve normal gerilmenin sürtünme açısı üzerindeki etkisi (TRB, 1996).
Tasarımda pürüzlülük bileşeninin gerçekçi değerlerinin kullanılabilmesi için φ + i değerinin yaklaşık 50 dereceyi aşmaması gerekir (Wyllie and Mah, 2004). Bir düzlemin kohezyonunu kesme kutusu deneyi ile belirlemek ise genellikle çok zordur (Wyllie and Mah, 2004). Çünkü kohezyonun çok düşük olduğu durumlarda örselenmemiş örnek elde etmek kolay değildir.
1.7. Süreksizlik Düzlemlerindeki Ayrışmanın Kesilme Dayanımına Etkisi
Gerilim koşulları altında kayada çatlakların açılması, yeni süreksizliklerin oluşması ve bunlara bağlı olarak tane dokanakları ve taneler boyunca oluşan çatlamalarla kaya irili ufaklı bloklara ayrılır (Şekil 1.15). Oluşan süreksizlik düzlemleri bir kaya kütlesindeki en zayıf noktalar olup, bu yüzeyler üzerinde suyun
ve donma çözünmenin yarattığı etki kaya malzemesinde ve kütlesinde ayrışmaya neden olmaktadır. Fookes (1970) kayaların mekanik özelliklerini belirleyen en önemli etkenin, kayaların atmosferin doğrudan etkisi altındaki geçirmiş olduğu değişim olduğunu belirtmiştir. Kayaların fiziksel ve mekanik özellikleri üzerindeki en önemli değişken ayrışma derecesidir. Özellikle süreksizlik düzlemleri üzerinde hareket eden su, bu yüzeylerdeki mineraller üzerinde farklı etkilere neden olmaktadır. Ayrıca, süreksizliklerin örtüşme derecesini de düşürerek süreksizliklerin geometrik, mekanik ve hidrolik özelliklerini de etkilemektedir (Re vd, 1997).
Şekil 1.15. Granitoyidlerdeki çalışma alanında süreksizlik düzlemlerinin yarattığı bloklu yapı.
Ayrışmaya uğramış eklemler üzerinde Barton ve Choubey (1977) tarafından yapılan çalışma ile doruk (pik) kesilme dayanımı ölçütü ilk olarak bulunmuştur. Bu konuda yapılan birçok çalışmada, benzer pürüzlülük ölçülerine sahip eklem
sağlam olanlardan daha düşük çıktığı belirlenmiştir. Bunun nedeni olarak ayrışma sonucunda eklemlerin tek eksenli basma dayanımı değerlerinin düşmesi olduğu belirtilmiştir (Ünal, 2000). Fakat ayrışmış örneklerin tek eksenli basma dayanımı değerlerinin eklemleri tam olarak yansıtmadığı bilinmektedir ve günümüzde bu konu ile ilgili çalışmalar hala yürütülmektedir (Hastings, 1993). Bu tez kapsamıdan yapılan çalışmalarda bunlardan biridir.
Özellikle, granit gibi bazı kayalarda ayrışma ile birlikte farklı yapıdaki minerallerin ayrışma koşullarındaki farklı davranışları pürüzlülük ile kesilme dayanımının ve ayrışma ile pürüzlülük arasındaki ilişkilerin denetlenmesi gerektiğini ortaya çıkarmaktadır. Yapılan arazi çalışmalarından elde edilen gözlemsel sonuçlar, granit gibi kayaçların ayrışma ile dayanımının azaldığını fakat süreksizlik düzlemlerinde pürüzlülüğün arttığını göstermiştir (Şekil 1.16-1.17). Bu gözlemsel değerlendirme bazı kristalize kireçtaşlarında da gözlenmektedir. Özellikle saha çalışmalarında gözlenen ayrışma pürüzlülük etkileşimi bu çalışmanın yola çıkış amacını oluşturmaktadır. Ayrışma kontrolünde olan pürüzlü yüzeylerdeki kesilme dayanımı ile pürüzlülük ilişkisi her iki kayaç içinde ortaya konmaya çalışılarak bu ilişkinin farklı kayaçlar için de denetlenmesi gerektiğini ortaya koyması açısından bu çalışma önem arz etmektedir.
Şekil 1.16. Taze yüzeyli granit eklemlerinde gözlenen pürüzlülük profili.
Şekil 1.17. Ayrışmış granit eklemlerinde gözlenen pürüzlülük profili.
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR
Literatürde süreksizlik düzlemlerinin tanımlanmaları ve dayanım özellikleriyle ilgili birçok yayın bulunmaktadır. Bu bölümde tez konusuna yakın olan ve temel konuları içeren yayınlar özetlenmiştir.
Patton (1966), pürüzlülük görüntülerini sayısal olarak tanımlayabilmek amacıyla görüntüleri formüle edebilen geometrik şekiller kullanmıştır. Patton, modelinde eklem yüzeylerini birbiri ile ötüşen testere dişlisi olarak tanımlamıştır.
Böylece, süreksizlik davranışlarının kestirilmesine yönelik adımlar atmıştır (Şekil 2.1). Patton kesme düzlemi ile süreksizlik düzlemi arasındaki açıyı i ile göstermiştir ve örneğe etki eden kesme (makaslama) ve normal gerilmeyi i açısına bağlı olarak aşağıdaki eşitliğe göre ifade etmiştir. Burada süreksizlik düzleminin sürtünme açısı φb ve pürüzlülük açısı ise i olarak tanımlanmıştır.
) ( b i
n +
=σ φ
τ (2.1)
Şekil 2.1. Patton’a ait testere dişli pürüzlülük modeli.
Barton (1973), süreksizlik yüzeyinin pürüzlülüğünü sayısal olarak ilk kez tanımlamış ve deneye dayalı olarak ifade etmiştir. Yapmış olduğu deneyler sonucunda pürüzlü yüzeyleri 0 ile 20 arasında değişen değerlerle tanımlamıştır.
Barton (1976), Barton’un bir önceki çalışması deneysel çalışmalarla desteklenerek ve deneyler arasındaki sonuçlar birleştirilerek tekrar yorumlanmıştır.
Barton 1976 yılında yapmış olduğu çalışmada düşük normal gerilmelerde
kabarmaların olacağını ve normal gerilme değerinin tek eksenli basma dayanımı değerine eşit olduğu durumlarda ise kabarmaların tamamen önleneceğini belirtmiştir.
Böylece, aşağıda verilen ilk pik kesme dayanımı modelini elde etmiştir. Bu çalışmalar yapraklanmanın (foliasyonsuz) olmadığı kaya kütlelerindeki eklemler üzerinde belirlenmiştir.
( )
+
= b
n c n
σ φ σ σ
τ tan 20 log (2.2)
Barton ve Choubey (1977), pürüzlülük görüntülerini ölçek bazında sayısal bir şekilde ifade etmişlerdir (Şekil 2.2). Eklem görüntülerini pürüzlülük açısından tanımlamak amacıyla pürüzlülük derecesini belirtmede kullanılan Eklem Pürüzlülük Katsayısı (JRC) değerlerini önermişlerdir. Böylece eklem pürüzlülüğünün sayısal olarak tanımlanmasına olanak sağlanmış ve kesme dayanımı değerlerinin belirlenmesinde önemli sonuçlar ortaya konmuştur. Süreksizlik düzlemleri üzerindeki pürüzlülüğün kesme dayanımı üzerindeki etkisini ölçmek amacıyla da bir çok çalışma yapılmıştır. Böylece 1976’de Barton tarafından yapılan çalışmanın sonuçları aşağıdaki eşitliğe indirgenmiştir.
) tan( b
n
σ φ
τ = (2.3)
Barton’un 1976’da önermiş olduğu ilk eşitlikteki çekme sonucu oluşan pürüzlü eklemlerin üst sınırı olan 20 sabiti eklem pürüzlülük katsayısı ile yer değiştirmiş ve eşitlik aşağıdaki şekilde ifade edilmiştir. Böylece JRC değerinin eklem kesme dayanımı ile basma dayanımı arasındaki ilişki olduğu ortaya konulmuştur.
( )
+
=
bn c n
JRC φ
σ σ σ
τ tan log
(2.4)Şekil 2.2. Pürüzlülük görüntüleri ve Eklem Pürüzlülük Katsayısı (JRC).
Ayrışma sonucu bozunmuş olan eklemlerin, bu çalışmaların sonuçlarını etkilediği düşüncesiyle Barton ayrıca eklem basma dayanımı (JCS) terimini geliştirerek bu değeri de bulmuş olduğu bağıntıya dahil etmiştir. Bu değeri, pik kesme dayanımı eşitliğindeki tek eksenli basma dayanımı değerine karşılık olarak önermiştir. Bozuşmamış eklemler için tek eksenli basma dayanımı değeri JCS değerine eşit olarak kabul edilmektedir.
( )
+
= b
n n
JRC JCS φ
σ σ
τ tan log (2.5)
Bu eşitlikte,
[ (
JRC) (
log JCS/σn) ]
değeri pürüzlülük açısı i’ye eşdeğerdir.Yüksek gerilme düzeylerinde kaya dayanımına göre
(
JCS/σn)
=1 olabilmektedir ve düzensizliklerde kesilme olduğu zaman[ (
JRC) (
log JCS/σn) ]
terimi sıfıra eşitolmaktadır. Düşük gerilme düzeylerinde ise
(
JCS/σn)
oranı sonsuza yaklaşma eğiliminde olduğundan kesme dayanımının pürüzlülük bileşeni çok yüksek olur.Barton JCS değerinin belirlenmesi aşamasında kolay bir yöntem olan Schmidt çekici değerini kullanmayı önermiştir. JCS değeri, kayanın birim hacim ağırlığı ve Schmidt çekici sıçrama değeri (Re) kullanılarak aşağıdaki bağıntı ile bulunabilmektedir.
01 . 1 ) ( 00088 .
0 )
log(JCS = γ Re + (2.6)
ISRM (1978), pürüzlülük ölçümlerini laboratuvar (küçük ölçekli) ve arazi ölçümleri (orta ölçekli) olarak santimetrelik ölçümlerden birkaç metreye karşılık gelen ölçümler şeklinde tanımlamışlardır. Ayrıca, büyük ölçekli dalgalanmaların ise küçük ve orta ölçekli pürüzlülükleri içerdiğini ve bunlar üzerinde etkisi olduğunu belirtmişlerdir (Şekil 2.3).
Şekil 2.3. ISRM 1978’e göre farklı ölçeklerde gözlenen pürüzlülükler.
Hoek ve Bray (1981), Patton modelindeki gibi pürüzlü yüzeyin hep aynı kalmayacağını ve normal gerilmenin artması ile pürüzlerin kırılıp parçalanacağını belirtmişlerdir. Böylece, pürüzlülük açısının sıfırlandığını ve kesme yer değiştirmesinin Coulomb ölçütünde olduğu gibi kohezyona bağlı bir fonksiyon olduğunu ifade etmişlerdir.
) (tan
bc σ
nφ
τ = +
(2.6)ISRM (1981), pürüzlülüğü, basamaklı, dalgalı ve düzlemsel olarak üçe ayırmış ve pürüzlülük görüntüleri ile kesme dayanımı arasındaki ilişkiyi ifade ederek pürüzlülük kesme ilişkisini ortaya koymuşlardır (Şekil 2.4).
Şekil 2.4 ISRM, 1981’e göre pürüzlülük görüntüleri ve kesme dayanımı arasındaki ilişki.
Maerz vd (1990), 124 profil üzerinde yaptıkları bir çalışmada JRC değerlerini standart profillerle karşılaştırmış ve elde ettikleri sonuçlardaki ortalama hatanın %20
olduğunu belirtmişlerdir. Böylece pürüzlü yüzeylerin görüntüsünün JRC ile karşılaştırılmasının sorgulanması gerektiğini vurgulamışlardır.
Cunha (1990), süreksizlik yüzeyleri üzerinde gelişen kesme dayanımını değiştiren fonksiyonları açıklamıştır. Buna göre kesme dayanımının; normal gerilmelere, dolgu malzemesinin özelliklerine ve kalınlığına, süreksizlik yan duvarlarının pürüzlülüğüne ve dayanımına, kesme kuvvetinin yönü gibi özelliklere bağlı olduğunu açıklamıştır.
Zhao (1997), süreksizlik düzlemlerindeki bozuşmalar nedeniyle her bir süreksizlik düzleminin farklı pürüzlülük değerine sahip olduğu belirterek eklem pürüzlülük katsayısı (JRC) modeline eklem örtüşme katsayısı (JMC) değerini eklemiştir. Bu çalışmada 0 ile 1 arasında değişen sayısal değerler ifade edilmiştir.
Sıfır değeri eklem yüzeylerinde örtüşmenin olmadığı, 1 değeri ise eklem yüzeylerinin tam olarak örtüştüğünü göstermektedir.
3. MATERYAL VE METOD
Çalışmanın bu kısmında, deneysel ve gözlemsel analizlerde kullanılan malzemenin özellikleri ile çalışma sırasında yöntem olarak uygulanan aşamalar verilmiştir.
3.1. Materyal
Bu çalışmada, Türkiye’nin farklı bölgelerinde yapılan arazi çalışmaları sonucunda elde edilen gözlemlere dayalı olarak kaya örnekleri alınmıştır.
Çalışmanın ana kaya malzemesini, ayrışma sonucunda farklı pürüzlü yüzeyler veren granit ve stilolit içeren kristalize kireçtaşları oluşturmaktadır.
Arazi çalışmalarının temelinin oluşturulması amacıyla, çalışma alanlarını içeren, 1/25.000 ölçekli topografik haritalar kullanılmıştır. Bu haritalar üzerinde bölgenin jeoloji haritalarının oluşturulması amacıyla MTA tarafından yapılan haritalar ile farklı çalışmalardan elde edilen jeoloji haritaları kullanılmıştır. Arazi çalışmalarında; jeolog çekici, lup, fotoğraf makinesi, numune torbaları ve karotlu sondaj araç ve gereçleri kullanılmıştır.
Laboratuvar çalışmaları için, ince kesit malzemeleri, açı ölçer, kumpas, tel profil metre, örnek hazırlama kalıpları, alçı ve kayada kesme (makaslama) dayanımının belirlendiği taşınabilir düzenek kullanılmıştır (Şekil 3.1). Büro çalışmalarında ise bilgisayar ve yazılım programları kullanılmıştır.
Şekil 3.1. Deney öncesi örnek kalıplarının hazırlanması ve kullanılan alçı (a, b, c) ile taşınabilir kaya kesme (makaslama) düzeneği (d).
3.2. Metod
Bu çalışma genel olarak, literatür taraması, arazi çalışmaları, laboratuar analizleri ve büro çalışmaları olmak üzere dört aşamada tamamlanmıştır.
3.2.1. Literatür Taraması
Çalışmanın aşamaları için önceki çalışmalar incelenmiştir. Çalışmada kullanılacak malzemenin seçimi için jeolojik ve deneysel bilgiler elde edilmiş ve konu ile ilgili yapılan diğer çalışmalara ait ilgili literatür taraması, kütüphaneler ve
3.2.2. Arazi Çalışmaları
Arazi çalışmaları, farklı dönemlerde yapılmış olup, çalışmalara 2008 yılında başlanmıştır ve yaklaşık bir yıl sürmüştür. Çalışmanın arazi kısmı uzun bir dönem içerisinde farklı bölgelerde yapılmış gözlemsel tecrübeler sonucunda belirlenmiştir. Bu aşamada, gerek üniversite ve gerekse serbest piyasada mühendis olarak çalışan kişiler ile sözlü görüşmeler yapılmış ve olayın özü anlatılarak uygun örneklerin seçilebileceği alanlar belirlenmiştir. Belirlenen alanlarda ilk olarak jeolojik çalışmalar ve gözlemler yapılmış ve bu alanlardan arazide karot ve blok örnekler alınmıştır (Şekil 3.2). Arazide örneklerin seçimi sırasında tel profil metre ile pürüzlülüklerine bakılmış ve deney için öngörülen örnekler seçilmiştir (Şekil 3.3). Süreksizlik düzlemlerinden alınan örneklerde özellikle pürüzlü yüzeyin ayrışmış olmasına ve ayrışma sonucunda varsa gelişen pürüzlülüğe bakılmıştır. Özellikle granitler ve kristalize kireçtaşları bu konuda ilgi çekici örnekler olarak belirlenmiştir. Her iki kayanın süreksizlik düzlemleri ayrışma ile farklı pürüzlülükler kazanmaktadır. Bu nedenle belirlenen kayalardan çalışma için ideal örnekler elde edilebilmektedir.
Şekil 3.2. Çalışma alanlarından sondaj (a, c) ve blok örnek (b) alımına ait görüntüler.
Şekil 3.3. Arazide tel profil metre ile süreksizlik düzlemlerinin pürüzlülüklerinin ölçülmesi.
3.2.3. Laboratuvar Çalışmaları
Ön arazi çalışmaları sırasında belirlenen sahalardan alınan örnekler üzerinde petrografik ve mekaniksel analizler yapmak amacıyla örnekler hazırlanmıştır. Alınan örnekler üzerinde yapılan deneyler, uygun standartlar kullanılarak yapılmış ve yorumlanmıştır. Laboratuvar çalışmaları, Çukurova Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Kaya Mekaniği ile Çukurova Üniversitesi Maden Mühendisliği Bölümü laboratuvarlarında yürütülmüştür.
3.2.3.1. Petrografik Analizler
Çalışma alanlarından seçilen örnekler üzerinde petrografik tanımlama amacıyla ince kesitler hazırlanmış ve bu örnekler polarizan mikroskopta incelenmiştir. İncelenen örneklerde, özellikle ayrışmanın mikroskobik olarak görünümü ve şekli belirlenmiştir. İncelenen kayaların, mineral bileşimi, dokusu, mineral boyutu, opak minerallerin varlığı, boşluk miktarı, ayrışmaya uğramış minerallerin varlığı ve mikro çatlak oranları belirlenmeye çalışılmıştır.
3.2.3.2. Mekaniksel Analizler
yapılmıştır. Deneysel kısımda ISRM (1981 ve 2007) ile CANMET (1997b) tarafından belirtilen yöntemlerden faydalanılmıştır.
Mekaniksel deneylerin ilk aşamasında, süreksizlik düzlemlerinin yan kayacını oluşturan kesimlerden alınan karot örnekler üzerinde kayanın kuru birim hacim ağırlığı ve tek eksenli basma dayanımı değerleri ISRM (1981)’e göre belirlenmiştir. Kapasitesi 2000 kN olan, hidrolik baskı ile deneyler yapılmıştır.
Yükleme hızı, örneklerin 5 ile 10 dakika arasında yenilecek şekilde ayarlanmıştır.
Deneyde her kaya grubu için en az 5 örnek deneye tabi tutulmaya çalışılmıştır.
Ayrıca, alt ve üst yüzeyi biri birine paralel olan karot örnekleri üzerinde 54 kHz’lik vericisi ve alıcısı olan E48 marka PUNDIT (Portable Ultrasonic Nondestructive Digital Indicating Tester) kullanılarak örneklerin P (sıkışma) dalgasının yayılma hızı belirlenmiştir. Bu deneyin uygulanış yönteminde ASTM (2003) ve ISRM (1981) tarafından önerilen hususlar dikkate alınmıştır.
Mekaniksel deneylerin ikinci aşamasında ise, süreksizlik düzlemlerinin açıları ve kesme dayanımı değerleri belirlenmiştir. Bu aşamada ilk olarak süreksizlik düzleminin yatayla yapmış olduğu açı değeri okunmuş ve kumpas ile deneye tabi tutulacak örneklerin çapları farklı yönlerden belirlenmiştir. Çapları belirlenen örneklerin tel profil metre ile pürüzlülükleri 8 ayrı kesit hattına göre ölçülerek kaydedilmiştir (Şekil 3.4).
Doğrudan kesme (makaslama) deneyine geçilmeden önce örneklerin deney düzeneği içersine yerleştirilebilmesi için alçı veya çimento kalıplar içersine dökülmesi gerekmektedir. Bu amaçla dayanımı yüksek, hızlı donan ve kartonpiyer yapımında kullanılan alçı malzeme tercih edilmiştir (Şekil 3.5 a). Kaya malzeme alçı içerisine iki aşamalı olarak yerleştirilmiştir. Yerleştirme işleminden önce kaya malzeme süreksizlik düzleminin ayrılmaması amacıyla bant ile sarılmış ve ilk olarak alt yarı kalıp hazırlanarak bu kalıbın donması beklenmiştir. Kaya örneği alt kalıp içerinse yerleştirilirken en önemli husus süreksizlik düzleminin kesme yönüne paralel olması gerekmektedir (Şekil 3.5 b,c). Bu nedenle örnek alçı malzeme içersine yerleştirilirken kalıbın yan tarafındaki açıklıktan süreksizlik düzleminin konumu ayarlanmalıdır. Örnek kalıp içerine yerleştirilirken süreksizlik düzleminin 4-5 mm’lik bir kısmı açıkta kalacak şekilde örnekler alçı içersine
şekilde düzeltilmiştir ve bağlayıcı donmaya yakın sabitleme vidaları alçı içersine girecek şekilde sıkılmıştır.
Şekil 3.4. Profil metre ile yapılan ölçümler (a, c) ile bunların 8 ayrı hatta göre sonuçlarının kaydedilmesi (b, d).
Deney için örneği hazırlama aşamasının son kısmında ise alçı malzeme kalıbın diğer yarısına dökülerek donan kısım bunun üzerine oturtulmuş ve kaya örneğinin diğer yarısı alt yarıda kalan alçıya gömülmüştür (Şekil 3.5d). Tekrar spatula ile kalıpların açıklık kısmından alçının yüzeyi düzeltilmiş ve alçı donmadan önce kalıba tokmak ile hafif bir şekilde vurularak alçının kaya malzeme etrafında iyice yerleşmesi sağlanmıştır. Alçı malzeme donduktan sonra kaya örneğini tutan bant kesilerek ve sabitleme vidaları çıkartılmış ve alçı kalıplar deneye hazır hale getirilmiştir. Kalıptan çıkartılan alçılar tam olarak kuruması amacıyla deneyden önce 1-2 gün açık havada bekletilerek dayanımı daha da arttırılmıştır.
Şekil 3.5. Kaya örnekleri sabitlemek için kullanılan alçı (a) ve örneğin kalıba yerleştirilmesi aşamaları (b, c, d).
Hazırlanan alçı kalıplar deney aşaması için ELE marka taşınabilir doğrudan kesme deney aletine yerleştirilerek deneye tabi tutulmuştur (Şekil 3.6).
Deney her bir kayaç örneği için farklı gerilim koşullarında tekrarlanmıştır. Her bir örnek için sabit bir normal yük uygulandıktan sonra hidrolik el pompası kullanılarak her bir örneğe makaslama kuvveti uygulanmıştır (Şekil 3.7). Kesme yer değiştirme hızı, standartlarda belirtildiği şekliyle 10 dakikalık süre boyunca 0.1mm/dakikadan az olmayacak şekilde uygulanmaya çalışılmıştır. Doruk kesme değerine ulaşıldıktan sonra yer değiştirme değerleri daha sık aralıklarla okunarak deney devam ettirilmiş ve kesme kuvveti değerleri arasında %5’den daha az değerler elde edildiğinde, artık kesme (Rezidüel) dayanımına ulaşıldığı kabul edilerek deney sona erdirilmiştir (Şekil 3.8).
Şekil 3.6. Alçı içersindeki örneğin deney aletine yerleştirilmesi aşamaları.
Şekil 3.7. Taşınabilir doğrudan kesme (makaslama) deney düzeneğine ait bir görüntü.
Şekil 3.8. Deney sonrası kayada gözlenen yer değiştirme (a) ve örselenmeye ait bir görüntü (b).
Her bir örnek giderek artan normal yükler altında üç kez test edilmiştir.
Her bir deneyde bir çift kesme gerilmesi ve normal gerilme elde edilmiştir.
Burada kullanılan en büyük normal gerilme, genellikle şevde gelişmesi mümkün olan en büyük gerilmedir. Deney sonunda kaydedilen veriler kullanılarak Kesme (Makaslama) gerilimi (τ) – Kesme (Makaslama) yerdeğiştirmesi (δ) grafiği çizilerek bu grafikten doruk ve artık makaslama dayanımı değerleri belirlenmiştir (Şekil 3.9).
Şekil 3.9. Makaslama (Kesme) gerilimi (τ) – Makaslama(Kesme) yerdeğiştirmesi (δ) grafiği.
Kesme dayanımı bulunduktan sonra normal gerilim, örnek üzerine uygulanan yükün (F) süreksizlik yüzeyinin alanına (A) bölünmesiyle
A
= F
σ (3.1) şeklinde hesaplanmıştır.
Temas alanı hesaplanırken kesme yer değiştirmesinin meydana geldiği durumdaki alan küçülmesi için gerekli tolerans sağlanır. Eğimli bir sondaj kuyusuna ait elmaslı sondaj karotu için süreksizlik düzlemi elips şeklinde olur.
Böylesi bir durumda yüzey temas alanının hesaplanmasında Hencher ve Richards (1989) tarafından önerilen aşağıdaki bağıntı kullanılmıştır.
−
−
−
= −
ab a a
a ab b
A s s s
sin 2 2 2
) 4
( 2 δ 2 1/2 1 δ
π δ (3.2)
Burada A=Toplam temas alanı, a= elipsin uzun ekseni, b= elipsin kısa ekseni ve δs= kesme yer değiştirmesidir.
Mekaniksel araştırmanın son kısmında ise her bir örneğe ait kesme gerilimi ve normal gerilim grafiği oluşturularak bunlara ait yenilme zarfları çizilmiştir. Çalışmanın son aşamasında mekaniksel olarak elde edilen veriler kayanın makroskobik ve mikroskobik analizlerinden yola çıkılarak ayrışma ile ilişkilendirilerek yorumlanmıştır.
4. BULGULAR VE TARTIŞMA
Süreksizlik düzlemlerindeki ayrışmanın pürüzlülük ve kesme (makaslama) dayanımı üzerindeki etkisinin araştırıldığı bu çalışma, arazi, laboratuar ve büro çalışmaları olarak yürütülmüştür ve bu veriler ışığında elde edilen bulgular başlıklar halinde sunulmuştur.
4.1. Jeoloji
Çalışmada kullanılan granit ve kristalize kireçtaşı örnekleri iki farklı çalışma sahasından elde edilmiştir. Çalışmada kullanılan granit örnekleri Karadeniz bölgesinde Giresun ili güneyinde Dereli – Şebinkarahisar arasında kalan kesimden alınmıştır. Bu örnekler arazide gözlenen 3 farklı ayrışma ölçütüne sahip granitten alınmıştır. Çalışma alanında granitlerdeki ayrışma süreksizlik düzlemlerinde MnO boyamalar şeklinde gözlenebildiği gibi arenitleşmeye kadar devam edebilmektedir (Şekil 4.1-4.2).
Şekil 4.1. Granitlerde MnO boyalı ayrışma yüzeyleri.
Şekil 4.2. Granitlerde arenitleşme ve ayrışma ile oluşan pürüzlü yüzey görüntüsü.
Yılmaz (1995) yapmış olduğu çalışmada Dereli – Şebinkarahisar arasında yüzeyleyen granitoyid plütonlarını üç faza ayırmıştır (Şekil 4.3). Maestrihtiyen yaşlı I. Plütonik fazın kuvars monzonit, granodiyorit, granitten oluştuğunu belirtmiştir. II.
Plütonik fazın ise Paleosen yaşlı siyenit ve kuvars siyenit olduğunu, III. Plütonik fazın ise Eosen yaşlı diyorit ve gabro türü kayaçlardan oluştuğu belirtilmiştir (Yılmaz, 1995).
İnceleme alanındaki yapısal unsurlar, Üst Jura öncesi dönemde meydana gelen Uzunalan bindirmesi ile Üst Kretase – Miyosen aralığında meydana gelen D-B
doğrultulu bindirme fayları, KB-GD ve KD-GB gidişli doğrultu atımlı faylar ve plütonik kayaçlarda gözlenen makaslama eklem sistemleridir (Yılmaz, 1995).
Şekil 4.3. Granitoyidlerin örnekleme alanı ve yakın civarındaki dağılımını gösterir harita (Yılmaz, 1995).
Çalışmada kullanılan ikinci ana kaya olan kristalize kireçtaşları ise Yumurtalık bölgesinin kuzey kesiminde yüzlek veren Üst Kretase – Alt Eosen yaşlı birimler içerisinden alınmıştır (Şekil 4.4). Birim arazide bol eklemli ve grimsi renkli olarak gözlenmektedir. Eklem yüzeyleri ayrışmış ve eklem açıklıkları 1cm’den
büyük olabilmektedir (Şekil 4.5). Yapılan arazi çalışmalarında birim içersindeki eklem yüzeylerinin bozuşmuş ve pürüzlü olduğu gözlenmiştir (Şekil 4.6).
Şekil 4.4. Çalışma alanı ve yakın civarının genel jeolojisi (Özvan, 2009).
Şekil 4.5. Kristalize kireçtaşlarının arazideki görünüşü.
Şekil 4.6. Kristalize kireçtaşlarındaki pürüzlü yüzeylerin arazideki görünüşü.
4.2. Çalışmada Kullanılan Kayaçların Petrografik Özellikleri
Çalışma alanlarında gözlemsel değerlendirmeler sonucunda belirlenen kayaçlardan ince kesitler hazırlanarak bu kesitler polarizan mikroskopta incelenmiş ve kaya içersinde gözle görülemeyen mineraller ve yapısal unsurlar belirlenmiştir.
Granit örneklerinin alındığı çalışma alanında kaya kütlelerinde bozunma ISRM (1981)’de belirtilen özelliklere göre sınıflandırılmıştır (Çizelge 4.1). Bu çalışma sahasında bozunmamış granit kütlelerinden artık zemin haline dönüşmüş granit kütlelerine kadar değişen aralıkta malzeme bulunmaktadır (Şekil 4.7 – 4.8). Bu değişimin ana nedeni kayayı oluşturan minerallerdeki ayrışma derecesi ve kayanın dokusal özellikleri ile kaya kütlesinin bozunmasını hızlandıran atmosferik ilişkilerdir.
Çizelge 4.1. Kaya kütlelerinin bozunma derecesini gösteren sınıflama (ISRM, 1981) Tanım
Açıklama
Bozunmanın derecesi
Bozunmamış (Taze)
Kayanın bozunduğuna ilişkin gözle tanımlanabilir bir belirti olmamakla birlikte, ana süreksizlik yüzeylerinde önemsiz bir renk değişimi gözlenebilir.
Wl
Az bozunmuş
Kaya malzemesinde ve süreksizlik yüzeylerinde renk değişimi gözlenir. Bozunma nedeniyle tüm kayacın rengi değişmiş ve kaya taze halinden daha zayıf olabilir.
W2
Orta derecede bozunmuş
Kayanın yarısından az bir kısmı toprak zemine dönüşerek ayrışmış ve/veya parçalanmıştır. Kaya;
taze, ya da renk değişimine uğramış olup, sürekli bir kütle veya çekirdek taşı halindedir.
W3
Tamamen bozunmuş
Kayanın tümü toprak zemine dönüşerek ayrışmış ve/veya parçalanmıştır. Ancak orijinal kaya kütlesinin yapısı halen korunmaktadır.
W4
Artık zemin
Kayanın tümü toprak zemine dönüşmüştür. Kaya kütlesinin yapısı ve dokusu kaybolmuştur. Hacim olarak büyük bir değişiklik olmakla birlikte, zemin taşınmamıştır.
W5
