Jeoloji Münendisliği Dergisi

Sülfatça Zengin Killi Kayaların Dayanım ve Deformasyon Özellikleri ile Gevrek Kırılma Süreçleri

ÖZ: Sülfatça zengin killi kayalar üzerinde yapılan mühendislik çalışmalarında jips oluşumuna bağlıkabarmalar önemli sorunlara yol açmaktadır. Jips oluşumu genellikle, önceden varolan ve gerilimrahatlamaları sonucu genişleyen tektonik yapılara bağlı olarak veya çevresel gerilmeler etkisi ile oluşanmikroçatlakar boyunca gelişmektedir. Sülfatça zengin killi kayalar içerisinde yapılan yeraltı kazılarında,gerilmelerin, kırıklanma başlangıcı eşik değerini aşması durumunda, gevrek kırılma prensiblerinebağlı olarak deformasyon bölgeleri oluşmaktadır. Bu deformasyon bölgelerindeki mikroçatlakların,sülfatça zengin yeraltısularından jipsin çökelmesi için uygun koşulları sağlayacağı öne sürülmektedir.Bu çalışmada, sülfat içeriği yüksek killi kayaların yenilme mekanizmalarını açıklayabilmek için tekeksenli ve üç eksenli sıkışma testleri, akustik emisyon ve yüksek çözünürlüklü deformasyon ölçümleri,mikroyapısal ve mineralojik analizler ile birlikte gerçekleştirilmiştir. Çalışmada kullanılan örneklerİsviçre’nin kuzey kesimlerinde bulunan Belchen tünellerindeki Triyas yaşlı Gipskeuper formasyonundanalınmıştır. Çalışılan kaya birimi, tipik olarak belirgin killi seviyelerden, sert anhidrit damarlarındanve nodüllerinden oluşmaktadır. Çalışma sırasında, düşük deviatorik gerilme koşullarındaki yenilmedavranışının, mikrokkırıkların ilk oluşmaya başladığı killi matriksin dayanımı ile kontrol edildiği ortayakonmuştur. Bunun yanında, artan deviatör gerilme veya şekil değiştirmeler ile, ilerleyen mikroçatlaklarınsağlam heterojen unsurlar tarafindan sınırlandırıldığı belirlenmiştir. Ayrıca mikrokırıklar, killi seviyelerile sağlam heterojen yapıların arasındaki sınırı takip ederek gelişmekte veya artan gerilmeler iledaha sağlam heterojen yapıya (Anhidrit damarları) girmektedirler. Elde edilen bulgular daha büyükölçekte değerlendirildiğinde, anhidrit tabakaları gibi sağlam heterojen yapıların ilerleyen kırıkları sınırlandırabileceği ve kaya kütlesinin hızlı bir şekilde parçalanmasını önleyeceği düşünülmektedir. Bubağlamda, kaya kütlesinin, mikrokırıklanma başlangıcı eşik değerinin aşılmasından sonra zarar görmesinerağmen heterojen yapısından dolayı kendini tutabilecek olması, hızlı gelişen stabilite problemleriniönleyecektir