Serbest Basınç Direnci ( σc ):
Nokta Yükleme Deneyi:
Is = P / D2 eşitliği ile hesaplanır.
Bu eşitlikte,
P: Kayaca yenilme (kırılma) anında uygulanan yük.
D: Karot veya örnek çapı.
Bu indeks değeri, genel olarak çapı D = 50 mm olan karotlara
uygulanır. Genel olarak herhangi bir kayaç tipi için temsil edici
ortalama bir nokta yükü dayanım indeksi değerinin belirlenebilmesi amacıyla en az 10 tane test yapılmalıdır.
Is ve tek eksenli sıkışma dayanımı arasında,
σc = C * Is
şeklinde ampirik bir ilişki olup, C katsayısı genel olarak 12 ile 24 arasında değişir ve pratik amaçlar için 24
alınabilir. Bu değer kayacın tipine, anizotropinin* derecesine vb. gibi faktörlere bağlıdır.
*Anizotropi: Malzemenin farklı yönlerde farklı özellikler göstermesi durumu. Örneğin çelik izotrop, ahşap, liflerin yönünden dolayı, anizotrop bir malzemedir.
Elastisite Modülü ( E )
Hook kanunu büyük ölçekte (yaylar için) f = −kx, mikro ölçekte σ = M ε dir.
Yani malzemenin (Hook kanununa uyan malzemeler ve elastik yük sınırına
kadar) yük – şekil değiştirme oranı sabittir.
Elastisite modülü denince bahsedilen Young modülüdür.
Young modülü: E= σ1 / ( Δz/z )
Poisson oranı: ν = -( Δr/r ) / ( Δz/z )
Kayaların elastisite modülünün belirlenmesi her zaman kolay
değildir. Bu nedenle çeşitli kayaç türleri için serbest basınç dayanımı
ile elastisite modülleri arasındaki istatistiksel ilişki kullanılarak
hazırlanmış formüller kullanılabilir.
Bu yazıda kaya kütlesinin elastik parametrelerinin elde edilmesi için
Hoek-Brown yenilme ölçütü anlatılacaktır.
Güneş’in ışımaya başlamasından 70 milyon yıl sonra tüm gezegenler yavaş yavaş şekillenmiştir. 4,5 milyar yıl önce Mars gezegeni büyüklüğündeki bir cisim dünyaya çarpmış ve büyük bir parça koparmıştır. Çarpışma sırasında çıkan enerji, yeryuvarından kopan parçaların ve çarpan cismin parçalarının büyük bir kısmını buharlaştırmıştır. Gaz haline gelen madde, yeryuvarının etrafında toplanmış ve kısa zamanda kızgın bir kütleye dönüşmüştür. Bu kızgın kütleden Yeryuvarı’nın uydusu olan Ay oluşmuş, ayın oluşumuna neden olan çarpışma yerkabuğunu eriyik hale getirmiştir. Tamamen kızgın bir kor halinde olan yeryuvarı, yüzeyinin yavaş yavaş soğuması ile birlikte taşlardan oluşan bir kabuk tutmaya başlamıştır. Lav akıntıları ve meteorlar düşmesi yüzünden yeryüzeyi sürekli olarak kırılıp parçalanmaya başlamıştır.Lavlarla birlikte yeryüzüne çıkan volkanik gazlar ağırlıklı olarak H2O (su buharı), CO2 (karbondioksit), N (azot) yeryuvarının etrafında ince bir atmosfer oluşturmaya başlamıştır. Tüm bu olaylar yaklaşık 4,3 milyar önce gerçekleşmiştir.
Yeryuvarı içten dışa doğru: iç çekirdek, dış çekirdek, alt manto, üst manto ve kabuktan oluşmaktadır. Yeryuvarının yarıçapı gözönüne alındığında, üzerinde canlıların yaşadığı ve taşlardan oluşan yerkabuğunun kalınlığı bu yarıçapın yaklaşık %1’i kadardır. Yeryuvarının en üst kısmında yer alan kabuk soğuk, katı ve kırılgan kayaçlardan oluşmakta ve litosfer (taş küre) olarak adlandırılmaktadır. Kabuğun üst kesimlerinde, kalınlığı 25 – 70 km arasında değişen kıtasal kabuk ve kalınlığı 5 – 10 km arasında değişen okyanusal kabuk yer almaktadır. O (oksijen), Na (sodyum), Mg (magnezyum), Si (silisyum), K (potasyum), Ca (kalsiyum), Fe (demir) ve Al (alüminyum) gibi elementler, Litosferin %98’ini oluşturmaktdır.
Yeryuvarı dinamik bir yapıya sahip olup hareket etmektedir, yani canlıdır. Üzerinde yaşadığımız kıtalar levhaların, levhalar da astenosferin üzerinde yer almaktadır. Levhalar sürekli hareket etmektedirler. Levha sınırları boyunca volkanik etkinlikler ve depremler oluşmaktadır. Anılan hareketler günümüz teknolojisiyle milimetre duyarlığığında ölçülmektedir.
Levhalar, mantodaki ısı kaynağından dolayı hareket etmektedir. Bu ısı kaynakları yerkabuğunu oluşturan okyanusal ve kıtasal kabukların belli bölgelerde birbirinden ayrılmalarına, belli bölgelerde birbiriyle çarpışmalarına neden olmaktadır.
İstanbul bölgesinde altta yer alan birimler Paleozoik yaşlıdır. Bu birimler Silüryen’den Alt Karbonifer’e kadar uyumlu bir istif oluştururlar. Genellikle kırıntılı ve karbonatça zengin bu birimler, tektonizmanın etkisi ile karışık bir yapı kazanmışlardır. Bölgede Paleozoik yaşlı birimler; Dolayoba, Kartal, Tuzla, Baltalimanı ve Trakya Formasyonudur.
En altta yer alan Silüryen yaşlı Dolayoba Formasyonu, sıkı tutturulmuş kireçtaşlarından, kuvars kırıntılı kumtaşlarından ve yumrulu–bantlı kireçtaşlarından oluşur. Kireçtaşları genellikle resifal özelliktedir. Dolayoba Formasyonu üzerine, Devoniyen yaşlı Kartal ve Tuzla Formasyonları gelir. Kartal Formasyonu; iri taneli kireçtaşı merceklerinden, yer yer karbonatlı şeyllerden, grovaklardan ve bol fosilli killi kireçtaşlarından meydana gelmiştir. Tuzla Formasyonu ise; yumrulu kireçtaşı, kalkerli şeyl ve tabakalı çörtlerden oluşmuştur.
Alt Karbonifer yaşlı Baltalimanı Formasyonu, Tuzla Formasyonu üzerine gelir. Çok sınırlı alanlarda yüzlek vermektedir. Bu birim siyah renkli laminalı çörtlerden ibarettir. Trakya Formasyonu ise; başlıca kahve renkli kumtaşı (grovak), şeyl ve kireçtaşı merceklerinden oluşur.
Sarıyer Formasyonu, volkanik tüf, andezit, aglomera katkıları içeren, marn konglomera ve grovaktan oluşur. Birimin alt kesimleri volkanik filiş karakterindedir. Eosen birimleri, Alt Karbonifer birimlerinin üzerine açısal uyumsuzlukla gelir. Eosen birimleri killi kireçtaşı ve kireçtaşından oluşan Soğucak Formasyonu, Marn ve kil ardışımlı şeklinde çökelmiş olan Ceylan Formasyonu ve üzerinde ise Oligosen’e ait istif yer alır. Soğucak Formasyonu beyaz, sarımsı beyaz veya grimsi, ince–orta katmanlı, sert, killi kireçtaşlarınca zengindir. Ara tabakalar halinde yumuşak marn katmanlarına da rastlanılır. Formasyon içinde sert, kalın katmanlı, masif kireçtaşı düzeyleri de yer alır. Bu düzeyler resifal özellik gösterirler. Soğucak kireçtaşları üzerine geçişli ve aşmalı olarak Ceylan Formasyonu gelir. İstanbul Yarımadasında Büyükçekmece – Hadımköy - Küçükçekmece arasındaki alanda, karasal koşullarda gelişmiş, kırıntılı ve acı su karbonatlarından oluşmuş bir istif izlenir. Gürpınar Formasyonu olarak tanımlanan bu birim genellikle killerden, volkanik materyalden, kömürlü seviyelerden oluşur. Gürpınar Formasyonu üzerine ise Çukurçeşme Formasyonu gelir. Bu birim; genellikle sarı renkli çakıl, kum ve kahve renkli kum ara tabakalarını içeren, yeşil renkli kil ve marn ardışımından oluşur. Örgülü akarsu ürünü olan Çukurçeşme, gevşek tutturulmuş, blok, çakıl, kum ve siltten meydana gelir.
Üst Miyosen döneminde gelişen geçici göllerde kil çökelimleri olmuştur. Genellikle yeşil renkli, ince laminalı, plastik killerden meydana gelen birim Güngören Formasyonu olarak tanımlanmıştır. Bu birim ayrıca kireçtaşı ara katkılı olup tedrici olarak, Bakırköy Formasyonuna geçer. Bakırköy Formasyonu, acı su koşullarının egemen olduğu bu denizel ortam içinde kireçtaşı-marn ardalanması şeklinde çökelmiştir. Alüvyon alanlar ise genellikle vadiler içinde sınırlı kalınlıklardadır.
İstanbul, aşınmış birer plato olan Kocaeli ve Çatalca Yarımadaları üzerinde yer almaktadır.Jeolojik zamanlar içinde, jeolojik hareketler sonucunda İstanbul’un yer aldığı alan, genellikle aşınmaya uğramış silik yeryüzü şekilleri içeren bir plato (peneplen) görünümü kazanmıştır.
Jeomorfolojik birimler olarak gruplanabilen, vadiler, ovalar, yükseklikler ( hafif dalgalı tepelik alanlar), yüksek alanlar İstanbul alanında keskin ve çarpıcı bir görünüme sahip değillerdir. Doğu yakasında (Kocaeli Platosu’nda) aşınmaya dayanıklı Kuvarsit tepelerle (Aydos, Kayışdağı, Alemdağ vs.) Gebze - Ömerli Barajı hattının doğusundan başlayan ve doğuya doğru yükselmeyi sürdüren yüksek alanlar yer almaktadır. Peneplen geri kalan kısımlarda akarsuların akış yönünün daha çok Karadeniz olduğu, geniş vadi tabanlı ve hafif dalgalı alanları içermektedir. Batı yakasında (Çatalca veya Trakya Penepleni’nde), Boğaziçi’nden Büyükçekmece - Karacaköy hattına birkaç tepelik dışında yine geniş tabanlı akarsu vadilerinin yer aldığı bir peneplen söz konusudur. Akarsular daha çok Haliç’e, Büyük ve Küçükçekmece göllerine ve Marmara Denizi’ne su verirler. Yer yer 350 m.’nin üzerinde yüksekliklere sahip olan Istrancalar dışında, Çatalca’nın batısında, ayrıca Kestanelik – Belgrad Köyleri hattının batısında, yükseklikleri 200-350 m. arasında değişen tepeler ve sırtlar göze çarpmaktadır.