Content uploaded by Deniz Akbay
Author content
All content in this area was uploaded by Deniz Akbay on Dec 15, 2021
Content may be subject to copyright.
ESTIMATING THE DRILLING RATE INDEX (DRI) VALUES OF ROCKS
BY INDIRECT METHODS
DOLAYLI YÖNTEMLERLE KAYAÇLARIN DELME ORANI İNDEKS
(DRI) DEĞERLERİNİN TAHMİN EDİLMESİ
Gökhan Ekincioğlua, Deniz Akbayb
a Ahi Evran Üniversitesi, Kaman Meslek Yüksekokulu, Kaman, Kırşehir, Türkiye, E-posta:
gekincioglu@ahievran.edu.tr
b
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Çan Meslek Yüksekokulu, Çan, Çanakkale, Türkiye, E-posta: denizakbay@comu.edu.tr
Özet
Kayaçları delme işlemi, inşaat ve madencilik işlerinde
kayada boşluk oluşturma, kaya malzemesini kazma ve
çoğunlukla patlatma işlemi için gerçekleştirilir. Delme
işleminin temel amacı, kayaya mekanik enerji
uygulayarak içine patlayıcı madde konulabilecek bir
boşluk oluşturmaktır. Delme işleminin zorluğu ve
kolaylığı kayacın delinmeye karşı gösterdiği dirence
bağlıdır. Bu direnç kayaçların fiziksel ve mekanik
özelliklerine göre değişmektedir. Kayaçların
delinebilirlikleri, arazide ya da laboratuvar ortamında
gerçekleştirilen çalışmalar sonucunda delik boyunun
delme işleminin süresine oranı ile ifade edilmektedir.
Kayaç delinebilirliği laboratuvar ortamında kırılganlık
deneyi (S20) ve Sievers minyatür delme deneylerinden
(SJ) elde edilen değerlere bağlı olarak belirlenen delme
oranı indeks (DRI) değerleri ile de belirlenebilmektedir.
Ancak kırılganlık deneyi ve minyatür delme deney
yöntemlerinde kullanılacak numunelerin, numune
hazırlama işlemleri oldukça zahmetli ve zaman
almaktadır. Bu durumda DRI değerlerinin belirlenmesini
güçleştirmektedir. Bu nedenlerden dolayı birçok fiziksel
ve mekanik özelliğin tahmininde olduğu gibi
belirlenmesi/ölçülmesi daha kolay olan, hızlı sonuç
veren dolaylı deney yöntemleri ile kayaç özellikleri ile
tahmin edilmektedir. Bu çalışma kapsamında da 11
farklı karbonat kökenli kayacın Shore, Schmidt ve Leeb
sertlik değerleri ile nokta yükü dayanım indeksi ve
ultrases dalga hızı gibi dolaylı yöntemler kullanılarak
kayaçların DRI değerleri tahmin edilmeye çalışılmıştır.
DRI değerleri ile dolaylı deney yöntemlerinden elde
edilen değerler arasındaki ilişkiler basit regresyon
analizleri ile incelenmiştir. Nispeten de olsa diğer
dolaylı yöntemlere göre Leeb sertlik değeri ile DRI
değerleri arasında daha yüksek korelasyonlu (r = 0,96)
ilişkinin olduğu belirlenmiştir. Delme çalışmaları
öncesinde kayaçların DRI değerlerinin, Leeb sertlik
değerleri ile hızlı, pratik ve ekonomik olarak tahmin
edilebileceği ortaya konmuştur.
Anahtar kelimeler: Doğal taş, delme oranı indeksi,
kayaç sertliği, ultrases dalga hızı, nokta yükü dayanım
indeksi
Abstract
Rock drilling is performed in construction and mining
works for creating voids in rock, excavating rock
material and mostly blasting. The main purpose of
drilling is to create a cavity in which explosive material
can be placed by applying mechanical energy to the
rock. The difficulty and ease of drilling depends on the
rock's resistance to drilling. This resistance varies
according to the physical and mechanical properties of
the rocks. The drillability of rocks is expressed as the
ratio of the hole size to the duration of the drilling
process as a result of the studies carried out in the field
or laboratory environment. Rock drillability can also be
determined by drilling rate index (DRI) values
determined based on the values obtained from the
fragility test (S20) and Sievers miniature drilling tests
(SJ) in the laboratory environment. However, the
sample preparation processes of the samples to be
used in the brittleness test and miniature drilling test
methods are very laborious and time-consuming. In this
case, it makes it difficult to determine the DRI values.
For these reasons, as in estimating many physical and
mechanical properties, it is estimated by indirect test
methods, which are easier to determine/measure and
give fast results, with rock properties. Within the scope
of this study, the DRI values of the rocks were tried to
be estimated by using the Shore, Schmidt and Leeb
hardness values of 11 different carbonate origin rocks
and indirect methods such as point load strength index
and ultrasound wave velocity. Relationships between
DRI values and values obtained from indirect
experimental methods were examined by simple
regression analysis. It was determined that there was a
higher correlation (r = 0.96) between Leeb hardness
value and DRI values compared to other indirect
methods, albeit relatively. It has been shown that DRI
values of rocks can be estimated quickly, practically
and economically with Leeb hardness values before
drilling works.
Keywords: Natural stone, drilling rate index, rock
hardness, ultrasound wave velocity, point load strength
index
1. Giriş
Madencilik ve inşaat mühendisliği faaliyetlerinde, su,
petrol ya da doğal gaz gibi doğal kaynakların
belirlenmesinde ve çıkarılmasında, zemin etüdü
araştırmalarında, baraj gibi inşaat çalışmalarında kayaç
delinebilirlik özelliklerinin bilinmesi, mühendislik ve
proje maliyetleri açısından oldukça önemlidir [1].
Delme işleminin temel amacı, kayaya mekanik enerji
uygulayarak içine patlayıcı madde konulabilecek bir
boşluk oluşturmaktır. Kayaç delinebilirlik özelliği,
kayacın sertliğine, dayanımına, aşındırma yeteneğine,
dokusuna ve kırılabilme karakterine bağlıdır. Kayacın
6nd International Conference on Material Science and Technology in Cappadocia (IMSTEC’21), November 26-27-28, 2021, Cappadocia /TURKEY
304
delinebilirliğinin belirlenmesinde etkin olabilecek kayaç
özelliklerinin rolünü belirlemek için arazi ve laboratuvar
çalışmaları yapılmaktadır [2].
Literatürde kayaçların delinebilirlikleri ile kayaç
özellikleri arasındaki ilişkilerin belirlenmesi amacıyla
birçok çalışma yapılmıştır [1, 2-13].
Kayaçların delinebilirlik değerleri kırılganlık (S20) deneyi
ve Sievers minyatür delme (SJ) deneylerinden elde
edilen değerlere bağlı olarak belirlenen delme oranı
indeks (DRI) deney yöntemiyle de
hesaplanabilmektedir. Ancak DRI değerlerinin iki farklı
deney ile belirlenmesi gerek numune hazırlama
zorlukları gerekse spesifik deney aletleri gerektirmesi
açısından oldukça güç olmaktadır.
Kayaçların mühendislik özelliklerini belirlemek ve
yorumlamak için farklı test yöntemleri geliştirilmiştir. Bu
yöntemler içerisindeki dolaylı yöntemler ise nispeten
uygulanmaları kolay, ucuz ve hızlı sonuç alınan test
yöntemleridir [14]. Kayaçların sertlik, nokta yük
dayanımı ve ultrases dalga hızı gibi dolaylı deney
yöntemleri ucuz ve taşınabilir olmaları sebebi ile pratik
olarak uygulanabilir olmalarından dolayı kayaçların
fiziksel ve mekanik özelliklerin tahmininde
kullanılabilmektedir.
Bu çalışma kapsamında da 11 farklı karbonat kökenli
kayacın Shore, Schmidt ve Leeb sertlik değerleri yanı
sıra nokta yük dayanım indeksi ve ultrases dalga hızı
değerleri ile kayaçların DRI değerleri tahmin edilmeye
çalışılmıştır. DRI değerleri ile dolaylı deney
yöntemlerinden elde edilen değerler arasındaki ilişkiler
basit regresyon analizleri ile incelenmiştir.
2. Materyal ve Metot
Bu çalışma kapsamında, Türkiye’nin farklı
bölgelerinden temin edilen 11 farklı karbonatlı kayacın
(Çizelge 1) laboratuvar koşullarında gerçekleştirilen
deneyler yardımıyla bazı fiziksel ve mekanik
özelliklerinin yanı sıra DRI değerlerini belirlemek
amacıyla S20 deneyi ve SJ deneyleri gerçekleştirilmiştir.
Çalışmada dolaylı deneyler kapsamında kayaçların
Shore, Schmidt, Leeb gibi üç farklı geri tepme sertlik
ölçümü yanı sıra ultrases dalga hızı ve nokta yükü
dayanım indeksi değerleri de belirlenmiştir.
Çizelge 1 Çalışmada kullanılan kayaçlar [7, 15].
Kayaç
Adı
Kayaç
Kodu
Jeolojik
Köken
Bölge Referans
Marmara
Grili M–1 Metamorfik
Balıkesir
Marmara
Adası
●
Kaplan
Postu
M–2 Metamorfik
Afyon
İsçehisar
●
Muğla
Beyaz
M–3 Metamorfik
Muğla
Yatağan
●
Bucak
Traverten
TRV-
1
Sedimanter
Burdur
Bucak
●
Denizli
Traverten
TRV-
2
Sedimanter
Denizli
Kocabaş
●
Ağlasun
Bej
KT–1 Sedimanter
Burdur
Ağlasun
●
Burdur
Bej
KT–2 Sedimanter
Burdur
Karamanlı
●
Simena
Limra
KT–3 Sedimanter
Antalya
Demre
■
Karia Bej
KT–4
Sedimanter
Burdur
■
Hacılar
Bej
KT–5 Sedimanter Burdur ■
Kalker
Tüfü
KT–6 Sedimanter Denizli ■
■Ekincioğlu [7]; ●Şengün [15]
2.1. Kayaçların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri
Çalışmada kullanılan doğal taşların fiziksel
özelliklerinden birim hacim ağırlık (BHA) [16], Böhme
yüzey aşınma (BYA) [17] ve ultrases geçiş hızı (Vp)
[18] deneyleri yapılmıştır. Kayaçların mekanik
özelliklerinden ise tek eksenli basınç dayanımı (TEBD)
[19], Brazilian çekme dayanımı (BÇD) [18] ve nokta
yükü dayanım indeksi (Is(50)) [20] deneyleri
gerçekleştirilmiştir. Deneyler Süleyman Demirel
Üniversitesi Doğal Taşlar Teknolojisi laboratuvarında
gerçekleştirilmiş olup kayaçların belirlenen fiziksel ve
mekanik özellikleri Çizelge 2’de verilmiştir.
Çizelge 2 Kayaçların fiziksel ve mekanik özellikleri [7, 15].
Kayaç
Kodu BHA
gr/cm3 Vp
m/s BYA
50cm2/cm3 TEBD
MPa BÇD
MPa Is(50)
MPa Referans
M–1
2,706
3577
21,3
74,6
6,0
3,26
●
M–2
2,710
4720
29,8
70,3
5,4
3,46
●
M–3
2,715
4408
24,0
85,7
4,7
3,52
●
TRV-1
2,485
4257
28,0
60,7
4,4
3,99
●
TRV-2
2,384
4425
29,0
62,5
3,4
3,58
●
KT–1
2,682
5521
13,0
109,8
5,6
4,66
●
KT–2
2,677
5705
11,6
129,9
8,0
5,33
●
KT–3
2,415
4362
40,8
34,9
3,9
3,21
■
KT–4
2,688
5849
17,0
130,6
8,1
3,38
■
KT–5
2,690
5997
15,1
92,3
6,7
6,51
■
KT–6
2,013
3635
40,9
18,3
2,1
1,51
■
■Ekincioğlu [7]; ●Şengün [15]
BHA: Birim hacim ağırlık, Vp: ultrases hızı, BYA: Böhme yüzey aşınma, TEBD: tek eksenli basınç dayanımı, BÇD:
Brazilian çekme dayanımı, Is(50) : nokta yükü dayanım indeksi
6nd International Conference on Material Science and Technology in Cappadocia (IMSTEC’21), November 26-27-28, 2021, Cappadocia /TURKEY
305
2.2. Kayaçların Yüzey Sertlik Değerleri
Sertlik, kaya oluşturucu minerallerin ayırt edici
özelliklerinden biridir ve bir mineralin yüzeyinin çizilmesi
veya aşınmaya karşı direncinin ölçüsü olarak
tanımlanmaktadır. Kayaçlar mineral topluluklarından
oluştuğundan, sertlik değeri düşük veya yüksek olan
mineral içeriği miktarı kaya malzemesinin sertlik
değerini belirlemektedir [21]. Bu nedenle kayaçların
sertlik değeri kazı mekaniği açısından
değerlendirildiğinde kesici ve delici performansını
doğrudan etkilemesine bağlı olarak önceden
belirlenmesi gereken önemli bir parametredir.
Kayaçların sertlik değerleri, mühendislik projelerinde
doğrudan bir girdi parametresi olarak kullanılmaz,
dolaylı olarak mekanik özelliklerin tahmininde veya
başka malzemelerle karşılaştırmak için kullanılmaktadır
[22]. Birçok çalışmada kayaçların yüzey sertliği
değerleri, kayacın iç dokusunu temsil etmesine bağlı
olarak, kayaçların dayanımlarının, delinebilirliklerinin ve
kesilebilirliklerinin tahmininde ucuz, kolay ve pratik olma
özelliklerinden dolayı önemli parametreler olarak
kullanılmıştır [23].
Çalışma kapsamında doğal taşların yüzey sertliği
ölçümleri C-2 tipi Shore Scleroscope’u, L tipi Schmidt
çekici ve Leeb sertlik ölçüm cihazı olmak üzere üç farklı
cihaz ve yöntem ile belirlenmiştir (Şekil 1). Kayaçların
Shore sertliği ve Schmidt çekici sertliği ölçümleri
Süleyman Demirel Üniversitesi Doğal Taşlar Teknolojisi
Laboratuvarında, Leeb sertliği ölçümleri ise Kırşehir Ahi
Evran Üniversitesi Kaman Meslek Yüksekokulu Doğal
Taş Analiz Laboratuvarında gerçekleştirilmiştir.
Şekil 1. a) C-2 tipi Shore Scleroscope’u, b) L-tipi
Schmidt çekici, c) Leeb sertliği ölçüm cihazı.
Shore sertlik deneyleri Altındağ ve Güney [24]
tarafından önerilen ISRM [25] standardına, Schmidt
çekici sertlik deneyleri ise ISRM [18]'in önerdiği
standarda uygun olarak gerçekleştirilmiş olup veriler
Ekincioğlu [7] ve Şengün [15]’ün çalışmalarından
derlenmiştir. Kayaçların Leeb sertliğinin belirlenmesi
için kabul edilmiş bir standart olmadığı için ölçüm
metodolojisindeki benzerlikten dolayı ISRM [25]’in
Shore sertliği için önerdiği standart dikkate alınarak
aynı örnekler üzerinde ölçümler gerçekleştirilmiştir.
Leeb sertlik değerleri için her bir numune üzerinde 20
okuma yapılmış ve bu 20 okumanın aritmetik
ortalaması hesaplanarak elde edilmiştir. Derlenen ve
ölçülen sertlik değerleri Çizelge 3’te verilmiştir.
2.3. Kayaçların Delme Oranı İndeks Değerleri
DRI, kayaçların delinebilirliklerinin zorluğunun veya
kolaylığının bir ölçüsü olarak kullanılmaktadır. Bu
indeks, 1943 yılında İsviçre’de N. Von Matern ve A.
Hjelmer tarafından geliştirilmiştir. Bu deney yöntemi
birkaç değişiklikten sonra standart hale gelmiş ve
1950’li yılların sonundan itibaren kayaçların
delinebilirliklerinin belirlenmesinde kullanılmaya
başlanmıştır. DRI, iki temel laboratuvar deneyine
(kırılganlık ve minyatür delme deneyi) bağlı olarak
bulunmaktadır [26].
Çizelge 3 Kayaçların Shore, Schmidt ve Leeb sertliği
değerleri.
Kayaç
Kodu
SH
SCH
LH
M–1
41,6●
43,0●
533,5
M–2
43,5●
38,5●
582,6
M–3
47,5●
39,0●
581,0
TRV-1
36,7●
34,6●
528,3
TRV-2
43,9●
32,6●
512,3
KT–1
56,6●
46,0●
599,7
KT–2
62,6●
49,6●
644,8
KT–3
31,5■
23,4■
498,3
KT–4
61,5■
42,3■
648,0
KT–5
63,0■
49,0■
625,2
KT–6
14,6■
23,9■
421,5
SH: Shore sertliği, SCH: Schmidt sertliği, LH: Leeb
sertliği
■Ekincioğlu [7]; ●Şengün [15]
• Kırılganlık deneyi (S 20); 16-11.2 mm arasında
yaklaşık 500 gr kırılmış kayaç örneği üzerine 25 cm
yükseklikten 14 kg’lık yük, 20 kez düşürülmesi
sonucunda 11.2 mm açıklıklı elekten tekrar elenmesi
ile elek altına geçen malzemenin yüzdesidir.
• Sievers minyatür delme deneyi (SJ); 8.5 mm
çapında tungsten-karbit (WC) kama tipi uç ile kayaç
numunesi üzerinde 20 kg’lık kuvvetle 200 tur
döndürülerek delik açılması sureti ile açılan deliğin
uzunluğunun 1/10mm olarak belirlenen değeri SJ
olarak alınır.
Delme oranı indeksi Şekil 2’de verilen diyagram
kullanılarak bulunur. Diyagram üzerinde kırılganlık
deneyinden elde edilen S20 değeri ve Sievers minyatür
delme deneyinden elde edilen SJ değeri kesiştirilerek
DRI değeri belirlenir ve Çizelge 4’e bağlı olarak
sınıflandırılır [27].
Şekil 2. DRI’yi belirlemek için kullanılan diyagram [27].
6nd International Conference on Material Science and Technology in Cappadocia (IMSTEC’21), November 26-27-28, 2021, Cappadocia /TURKEY
306
Çizelge 4 DRI’nın sınıflandırılması [27].
Sınıf
DRI
Oldukça düşük
≤ 25
Çok düşük
26-32
Düşük
33-42
Orta
43-57
Yüksek
58-69
Çok yüksek
70-82
Oldukça yüksek
≥ 83
Çalışma kapsamında kayaç örnekleri kırılganlık testi
için önce çeneli kırıcıda kırılmış ve -16 +11,2 mm
boyutuna getirilmiştir. Daha sonra S20 deney aleti
üzerinde bulunan 14 kg’lık yük 20 kez düşürülerek,
kırılmış malzeme 11,2 mm’lik elekten elenmiştir (Şekil
3a). Elek altı malzeme miktarı tartılarak başlangıçtaki
malzeme ağırlığına oranlanarak S20 değeri
belirlenmiştir. Deneyler 3’er kez tekrarlanmış ve
aritmetik ortalamaları dikkate alınmıştır [28].
Minyatür delme deneyi için 30 mm boyunda NX karot
örneklerinden numuneler hazırlanmış ve SJ deney
aletinde deneyler yapılmıştır (Şekil 3b). Her kayaç türü
için 5’er adet delme deneyi gerçekleştirilmiştir [28].
Şekil 3. a) Kırılganlık deney (S20) aleti b) Sievers (SJ)
minyatür delme cihazı.
Çalışmada kullanılan kayaçların, deneylerden elde
edilen kırılganlık değeri ve minyatür delme değerini
kullanarak, Şekil 2’de bulunan diyagram yardımıyla
delme oranı indeks değerleri belirlenmiştir. Kayaçların
DRI değerleri ile yer aldıkları DRI sınıfları Çizelge 4’te
verilmiştir.
Çizelge 4 Kayaçların DRI değerleri ve DRI sınıfları [28].
Kayaç Kodu
DRI
DRI Sınıfı
M–1
59
Yüksek
M–2
54
Orta
M–3
58
Yüksek
TRV-1
61
Yüksek
TRV-2
64
Yüksek
KT–1
47
Orta
KT–2
37
Düşük
KT–3
61
Yüksek
KT–4
45
Orta
KT–5
42
Düşük
KT-6
84
Oldukça Yüksek
3. Bulgular
Çalışmanın bu bölümünde elde edilen veriler
neticesinde kayaçların DRI değerleri ile üç farklı geri
tepme sertlik değerleri, ultrases hızı ve nokta yükü
dayanım indeksi değerleri arasındaki ilişkiler basit
regresyon analizleri ile incelenmiş ve kayaçların DRI
değerleri dolaylı yöntemlerden elde edilen veriler ile
tahmin edilmeye çalışılmıştır.
3.1. Shore - Schmidt - Leeb sertlik değerleri ile
delme oranı indeksi arasındaki ilişkiler
Kaya ile ilgili gerçekleştirilecek mühendislik çalışmaları
öncesinde kayaçların fiziksel ve mekanik özelliklerinin
belirlenmesi gerek yapıların tasarımı ve duraylılığı
açısından gerekse kazı ekipmanı seçimi açısından
önem arz etmektedir. Kayaçların fiziksel ve mekanik
özelliklerinin doğrudan belirlenmesi, deney
standartlarında belirtilen boyutlarda numune
hazırlamadaki güçlükler, numune hazırlamanın zaman
alıcı olması vb. nedenlerden dolayı güç olabilmektedir.
Böyle durumlarda kayaların yüzey sertliği gibi indeks
özellikleri kullanılarak dolaylı olarak kayaçların fiziksel
ve mekanik özelliklerinin tahmini gerçekleştirilmektedir.
Kayaçların yüzey sertliklerinin belirlemesi diğer
özelliklerinin belirlenmesine göre nispeten daha hızlı ve
ekonomik olmaktadır.
Kayaçların Shore ve Schmidt çekici gibi yüzey sertlikleri
kayaçların iç dokusunu temsil etmesine bağlı olarak
kayaçların dayanımları, delinebilirlikleri ve
kesilebilirliklerinin tahmininde ucuz, kolay ve pratik
olmalarından dolayı bilimsel çalışmalarda
kullanılmaktadır. Son yıllarda dijital göstergeden ölçülen
değerin kolaylıkla okunabilmesi, sahip olduğu geniş
ölçüm skalası ile Schmidt çekicine göre daha hassas
ölçüm yapma imkânı tanıması, ekonomik olması ve
artık klasik C-2 tipi Shore Scleroscope’unun üretiminin
olmaması gibi nedenlerden dolayı Leeb sertlik cihazının
kayaçların sertliklerinin belirlenmesinde kullanımı
artmıştır.
Bu çalışma kapsamında da kayaçların üç farklı sertlik
değerleri ile DRI değerleri arasındaki ilişkiler
incelenmiştir. Sertlik değerleri ile DRI değerleri arasında
yüksek korelasyon katsayısına sahip (0,95; 0,86; 0,96)
negatif doğrusal ilişkiler elde edilmiş olup en yüksek
korelasyon değeri DRI - LH arasında elde edilmiştir
(Şekil 4-6).
Şekil 4. DRI ile SH arasındaki ilişki
6nd International Conference on Material Science and Technology in Cappadocia (IMSTEC’21), November 26-27-28, 2021, Cappadocia /TURKEY
307
Şekil 5. DRI ile SCH arasındaki ilişki
Şekil 6. DRI ile LH arasındaki ilişki
3.2. Ultrases hız değerleri ile delme oranı indeksi
arasındaki ilişki
Ultrasonik teknikler madencilik alanında ve jeoteknik
uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kayaç
numuneleri üzerine kolay uygulanabilmesi, ekonomikliği
ve basit bir şekilde numune hazırlanması vb. gibi
olumlu özellikleri yöntemi çekici hale getirmektedir [29].
Bu nedenle ultrases değerleri kayaçların fiziksel ve
mekanik özelliklerinin tahminin yanı sıra kazı mekaniği
açısından değerlendirildiğinde kayaçların kesilebilirlik
ve delinebilirliklerinin tahminin de kullanılabilmektedir.
Çalışma kapsamında 11 farklı kayacın tahribatsız bir
deney yöntemi olan ultrases değerleri ile DRI değerleri
tahmin edilmiştir. Kayaçların sismik hız değerinin ile
delinebilirlik değerleri arasında lineer azalan yüksek
korelasyonlu (r = 0,89) bir ilişkinin olduğu belirlenmiştir
(Şekil 7).
Şekil 7. DRI ile Vp arasındaki ilişki.
3.3. Nokta yükü dayanım indeksi ile delme oranı
indeksi arasındaki ilişki
Nokta yükleme dayanım indeksi kayaçların
dayanımlarına göre sınıflandırılmasında, bazı kaya
kütlesi sınıflama sistemlerinde kaya malzemesinin
dayanım parametresi olarak, en çok da basınç
dayanımı ve çekme dayanımı gibi tasarım
parametrelerinin dolaylı olarak tahmin edilmesinde
kullanılmaktadır. Nokta yükleme dayanımı deneyi,
basınç dayanımı ve çekme dayanımı deneylerine göre
uygulanması daha basit, daha hızlı, daha ucuz, örnek
hazırlanması daha kolay veya örnek hazırlama işlemi
gerektirmeyen hem arazide hem de laboratuvarda
kullanılabilen indeks bir yöntemdir [30].
Çalışma kapsamında da kayaçların DRI değerleri
dolaylı olarak nokta yük dayanım indeks değerleri ile
tahmin edilmeye çalışılmıştır. DRI değerleri ile Is(50)
değerleri arasında 0,72 korelasyon katsayılı lineer
azalan bir ilişkinin olduğu belirlenmiştir (Şekil 8).
Şekil 8. DRI ile I(s50) arasındaki ilişki.
4. Sonuçlar
Kayaç delme işleminde delici makine ve ekipmanına
bağlı parametreler değiştirilebilmekte ancak kayaca
bağlı özelliklerin değiştirilmesi mümkün olmamaktadır.
Bu nedenle kayaç delme çalışmaları öncesinde
kayaçların fiziksel ve mekanik özelliklerinin
belirlenmesinin yanı sıra kayaçların delinebilirliklerinin
belirlenmesi de delme verimliliğinin arttırılması
noktasında önem arz etmektedir. Kayaçların DRI
değerleri kayaç kırılganlık değeri ve minyatür delme
deneyinin bir fonksiyonu olarak iki farklı deney ile
belirlenmektedir. Bu iki deney yönteminde numune
hazırlamak oldukça zahmetli ve zaman almaktadır.
Çalışma kapsamında 11 farklı kayacın DRI üç farklı
sertlik (SH - SCH - LH) değeri, Vp ve Is(50) değerleri ile
tahmin edilmeye çalışılmıştır. Kayaçların DRI değerleri
ile incelenen özellikleri arasında negatif doğrusal
ilişkiler elde edilmiştir. En yüksek korelasyon DRI ile LH
arasında (r = 0,96), en düşük korelasyon ise DRI ile
Is(50) arasında elde edilmiştir (r = 0,72 ).
Kayaçların DRI değerlerinin dolaylı yöntemlerle
belirlenen SH, SCH, LH, Vp, ve Is(50) değerleri ile
tahmin edilebileceği belirlenmiştir. Ancak DRI’nın daha
hassas, hızlı, ekonomik ve pratik olarak tahmin
edilmesinde LH’nin daha başarılı olduğu görülmüştür.
LH’nin endüstride karbonatlı kayaçların DRI’larının
tahmin edilmesinde ve delici ve ekipman seçiminde fikir
verebileceği düşünülmektedir.
6nd International Conference on Material Science and Technology in Cappadocia (IMSTEC’21), November 26-27-28, 2021, Cappadocia /TURKEY
308
Kaynaklar
[1]Sakız, U., Yaralı, O. ve Aydın, H., Kayaç
Özelliklerine Bağlı Olarak Kayaç Delinebilirliğinin Yapay
Sinir Ağları YSA Metodu ile Tahmini. Karaelmas Fen ve
Mühendislik Dergisi, 7, 12-22, 2017.
[2]Ekincioğlu, G., Şengün, N., ve Altındağ, R.,
Kayaçların Delme Oranı İndeksi (DRI) ile Fiziko-
Mekanik Özellikleri Arasındaki İlişkilerin İncelenmesi, 4.
Sondaj Sempozyumu Bildiriler Kitabı, 123-130, Mart,
2009.
[3]Olsen, R., Blindheim, O., On the Drillabilty of Rock
by Percussive Drilling, Procecdings of the second
congress of the International Society for Rock
Mechanics, 65-70, 1970, Belgrade.
[4]Jain A.K. and Singh D., Specific Energy as a
Criterion for Drillability of Rocks - A Laboratory Study.
Geotechnical Instrumentation and Monitoring in Open
pit and Underground Mining, Swzedzicki, T. (ed.), 253-
263, CRC Press, London, 1993.
[5]Dunn, P., Roberts C. and Ballardin B., The Use of
Specific Energy as a Drillability Index. Geotechnical
Instrumentation and Monitoring in Open pit anda
Underground Mining, Swzedzicki T. (ed.), 125-132,
CRC Press, London, 1993.
[6]Yaralı, O., Kayaç Kırılganlığı ve Delme Oranı İndeksi
Arasındaki İlişkilerin Araştırılması, Türkiye 20.
Uluslararası Madencilik Kongresi, 217-224, 2007,
Ankara.
[7]Ekincioğlu, G., Çeşitli Kireçtaşlarının Delinebilirlik
İndeks Özellikleri ve Kayaç Kesilebilirliği Arasındaki
İlişkilerin Değerlendirmesi, Yüksek Lisans Tezi,
Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,
78 s., 2008, Isparta.
[8]Adebayo, B., Opafunso, Z.O. and Akande, J.M.,
Drillability and Strength Characteristics of Selected
Rock in Nigeria, Assumption University Journal of
Technology, 14, 56-60, 2010.
[9]Yarali, O. and Kahraman, S., The Drillability
Assessment of Rocks Using the Different Brittleness
Values, Tunnelling and Underground Space
Technology, 26, 406-414, 2011.
[10]Yarali, O. and Soyer, E., Assessment of
Relationships Between Drilling Rate Index and
Mechanical Properties of Rocks, Tunnelling and
Underground Space Technology, 33, 46-53, 2013.
[11]Su, O., and Momayez, M., Kayaçların Equotip
sertlik indeksi ile mekanik özellikleri ve delinebilirliği
arasındaki ilişkiler. Dokuz Eylül Üniversitesi
Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 19,
519-531, 2017.
[12]Teymen, A., CaCO3 İçeren Kayaçların Sondaj
İlerleme Hızının Kayaç Özelliklerinden Tahmin
Edilmesi, Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi
Mühendislik Bilimleri Dergisi, 8, 1041-1053, 2019.
[13]Karadal, A.R. and Şengün, N., Kayaçların fiziko-
mekanik özelliklerinin delinebilirlik üzerindeki etkisinin
araştırılması, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik
Bilimleri Dergisi, 25, 336-341, 2019.
[14]Shalabi, F.I., Cording, E.J. and Al-Hattamleh, OH.
Estimation of rock engineering properties using
hardness tests, Engineering Geology, 90, 138–147,
2007.
[15]Şengün, N., 2009. Kayaçların Kırılma Tokluğu ve
Gevrekliğinin Dairesel Testereler ile Kesme Verimi
Üzerine Etkileri, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi,165 s., Isparta.
[16]TS EN 1936, Doğal taşlar - Deney yöntemleri -
Gerçek yoğunluk, görünür yoğunluk, toplam ve açık
gözeneklilik tayini, TSE, Ankara, 2010.
[17]TS EN 14157, Doğal taşlar - Deney yöntemleri -
Aşınma direncinin tayini, Ankara 2017.
[18]ISRM, Rock characterization, testing & monitoring:
ISRM suggested methods, Brown, E.T. (ed), Pergamon
Pres, Oxford, 1981.
[19]TS EN 1926, Doğal taşlar - Deney yöntemleri - Tek
eksenli basınç dayanımı tayini, TSE, Ankara, 2007.
[20]ISRM, Suggested Method for Determining Point
Load Strength. International Journal of Rock Mechanics
and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 22
(2), 51-60, 1985.
[21]Siegesmund S. and Dürrast H., (2014) Physical and
mechanical properties of rocks, Siegesmund, S. and
Snethlage, R. (eds), Stone in architecture, properties,
durability, Springer, Berlin, 2014.
[22]Çelik, M.Y., Yeşilkaya, L., Ersoy, M., and Turgut, T.,
Karbonat kökenlı̇ doğaltaşlarda tane boyu ı̇le knoop
sertlı̇k değerı̇ arasındaki ı̇lı̇şkı̇nı̇n ı̇ncelenmesı̇,
Madencilik, 50, 29–40, 2011.
[23]Ekincioğlu, G., Güney, A., Akbay, D. ve Altındağ,
R., Dairesel Testereli Kesme Makinelerinin Saatlik
Üretim Miktarının Mermer Yüzey Sertliğine Bağlı Olarak
Yapay Sinir Ağı (YSA) ve Regresyon Analizleri (RA) ile
Tahmin Edilmesi, Türkiye 9. Uluslararası Mermer ve
Doğaltaş Kongresi ve Sergisi, 2017, Antalya.
[24]Altındağ, R. And Güney, A., ISRM Suggested
Method for Determining Shore Hardness Value for rock,
International Journal of Rock Mechanics and Mining
Sciences, 43, 996-997, 2006.
[25]ISRM, The complete ISRM Suggested Methods for
Rock Characterization, Testing and Monitoring: 1974-
2006, Ulusay R. and Hudson J.A. (eds), Suggested
Methods Prepared by the Commission on Testing
Methods, International Society for Rock Mechanics,
Compilation Arranged by the ISRM Turkish National
Group, Ankara, Turkey.
[26]Tamrock, Surface Drilling and Blasting, Tampere,
Finland, 1988.
[27]Dahl, F., DRI, BWI, CLI Standards, NTNU,
Angleggsdrift, Trondheim, Norway, 2003.
[28]Ekincioglu, G., Altindag, R., Sengun, N., Demirdag,
S. and Guney, A., Investigation of the relationships
between drilling rate index (DRI), physico-mechanical
properties and specific cutting energy for some
carbonates rocks, Rock mechanics for resources,
energy & environment, ISRM International Symposium,
867-873, 2013, Wroclaw.
[29]Kılıç, Ö., Kahraman, E. ve Kılıç, A.M., Kireçtaşı
Mermerlerinin Fiziko-mekanik Özellikleri ile P Dalga
Hızı Arasındaki İlişkinin İncelenmesi. Çukurova
Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33,
9-16, 2018.
[30]Akbay, D. and Altındağ. R., Journal of the Southern
African Institute of Mining and Metallurgy, 120, 181-
190, 2020.
6nd International Conference on Material Science and Technology in Cappadocia (IMSTEC’21), November 26-27-28, 2021, Cappadocia /TURKEY
309
