Search

Basalts are common in our country and basalts are employed for different purposes. Basalts which have high durability and resistance are preferred in engineering projects. Chemical, mineralogical, petrographic and physicomechanical properties of basalts should be well- known to increase their usage areas. Studies have shown that there is a relationship between the structure and physico-mechanical properties of stones. The aim of this study is to investigate the effects of different chemical, mineralogical and petrographic properties on the physico-mechanical behavior of basaltic rocks. In general, basalt stones were collected from the Marmara Region and its surroundings. Then, chemical, mineralogical and petrographic properties of the samples were determined. In the next stage, physico-mechanical properties were determined as a result of laboratory studies. Basalts were divided into two groups according to their matrix characteristics, mineralogical composition and phenocrystalline dimensions according to test results. The first group of basalts showed high strength with high olivine content. The second group of basalts are including high rate phenocrystalline minerals, not including olivine but including high volcanic glass. These basalts give lower strength than the first group. © 2019, TMMOB - Jeoloji Muhendisleri Odasi. All rights reserved.

The neccesity of natural resource gradually increases with engineering projects which are currently beingcarried out at the present time. For meeting the requirements, basaltic rocks are preferred due to their high strengthand durability. In this context, it is important to know the mineralogical and petrographic characteristics of basalts,which used in engineering applications and when required different sectors, that affect their crack initiating, failurethreshold and as well as the behavior under load. This study aimed to reveal the mechanical behavior of basaltic rockswhich have different mineralogical and petrographic features. Research was carried out on samples that have beencollected from the basalt quarries within Marmara Region and its surroundings. After mineralogical and chemicalcomposition analysis, petrographic properties of basalts were digitized with the help of the image processing. Atthe end of the laboratory studies, mechanic properties were obtained and load values of crack initiation and failurethreshold were determined with acoustic emission method. Obtained result show that load values of crack initiationvalue were found between 0.33σc and 0.54σc and the failure threshold value between 0.83σc and 0.98σc., Günümüzde yapılmakta olan mühendislik projeleriyle birlikte doğal kaynak ihtiyacı da giderek artmaktadır.İhtiyaçları karşılamak için, dayanımı ve dayanıklılığı yüksek olması nedeniyle bazaltik kayalar tercih edilmektedir.Bu bağlamda, mühendislik uygulamalarında ve gerektiğinde farklı sektörlerde de kullanılabilecek bazaltların çatlakbaşlangıçlarının, yenilme eşik değerlerinin ve yük altındaki davranışlarının yanı sıra, bunları etkileyen mineralojikve petrografik özelliklerinin de bilinmesi önemlidir. Bu çalışmada farklı mineralojik ve petrografik özellikleresahip bazaltik kayaların mekanik davranışlarının ortaya konulması amaçlanmıştır. Araştırmalar Marmara Bölgesive çevresindeki bazalt taş ocaklarından getirilmiş örnekler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Mineralojik ve kimyasalbileşimleri belirlenen bazaltların, görüntü analizi yapılarak petrografik özellikleri sayısallaştırılmıştır. Laboratuvarçalışmaları sonucunda mekanik değerleri bulunmuş ve akustik emisyon yöntemiyle çatlak başlangıcı ve yenilme eşikdeğeri yükleri tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre çatlak başlangıcı eşik değeri katsayıları 0.33σc - 0.54σc veyenilme eşik değeri katsayıları da 0.83σc - 0.98σc arasında bulunmuştur.

Brittleness which defined as a behavior of rock material in rock mechanics, have provided important parameters for understanding excavability, abrasivity, usability as material, etc. at the present times. Brittleness have generally calculated by the help of strength properties of rocks. The aim of this study is to compare the brittleness properties of magmatic rocks obtained from different parts of the Turkey and with their physical and mechanical properties. Therefore, petrographic, physical and mechanical properties of magmatic rocks were firstly determined. Then, relations between parameters obtained from experimental studies and brittleness indices are examined with regression analysis. As a result, especially in terms of strength were determined meaningful relationship between brittleness indexs and igneous rocks with B3-B4. When the rocks were divided into granitic rocks and basaltic rocks according to their petrographic properties, granitic rocks were given higher correlation coefficient values then basaltic rocks, Kaya mekaniğinde kaya malzemesinin bir davranışı olarak tanımlanan kırılganlık, günümüzde kazılabilirlik, aşındırıcılık, malzeme olarak kullanılabilirlik vb. konularının anlaşılmasında önemli veriler sağlamaktadır. Kırılganlık genellikle kayaçların dayanım özellikleri yardımıyla bulunabilmektedir. Bu çalışmanın amacı, Türkiye’nin farklı bölgelerinden alınmış mağmatik kayaçların kırılganlık özelliklerini fiziksel ve mekanik özellikleri ile karşılaştırmaktır. Bunun için öncelikle mağmatik kayaçların petrografik, fiziksel ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Daha sonra, deneysel çalışmalardan elde edilen veriler ile kırılganlık indeksi arasındaki ilişkiler regresyon analizleri ile incelenmiştir. Sonuç olarak, mağmatik kayaçlar ile B3-B4 kırılganlık indeksleri arasında özellikle dayanım açısından anlamlı ilişkiler belirlenmiştir. Kayaçlar petrografik olarak granitik kayaçlar ve bazaltik kayaçlar olarak ayrıldığında ise granitik kayaçların bazaltik kayaçlara göre daha yüksek korelasyon katsayısı değerleri verdiği saptanmıştır

Ülkemizin jeolojik özelliklerinden dolayı bazaltlar Anadolu'da yaygın olarak bulunmaktadır. Yaygın bulunması ve fiziko-mekanik özelliklerinin birçok taştan daha iyi olması geçmişten günümüze bazaltların yapı malzemesi olarak kullanılmasını sağlamıştır. Ancak bazaltların kullanımını etkileyen bazı olumsuz özellikleri de mevcuttur. Gaz boşluğu, ayrışma, soğuma çatlakları vd. bunlardan bazılardır. Bu olumsuz özellikleri ortadan kaldırmak için geliştirilen süreçlerden biri de ergitme-soğutmadır. Doğal bazaltlara katkı (dolomit, kil vb) katılarak farkı malzeme üretimleri yapılmaktadır (Taş yünü, fren balatası, bazalt fiber vb). Ancak katkı kullanılmadan yapılacak ergitmeler ve elde edilecek ürünlerin özellikleri hakkında bir çalışma yoktur. Tez çalışmasının amacı; doğal bazaltlarda bulunan soğuma çatlağı, gaz boşluğu vb. özellikleri ortadan kaldıracak bir ergitme-soğutma prosesi geliştirmek ve katkı kullanmadan elde edilmiş bazaltların kimyasal, fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemektir.Bu amaçla, Türkiye'nin farklı bölgelerinden on iki farklı bazalt alınmıştır. Bazalt örnekleri üzerinde öncelikle kimyasal, mineralojik, petrografik ve fiziko-mekanik deneyler yapılmıştır. Daha sonra, bazaltların SiO2, Fe-Mg, H2O, ayrışma ve dayanım özellikleri dikkate alınarak örnek sayısı üçe indirilmiştir. Ergitme-soğutma için uygun proses geliştirildikten sonra elde edilen yeni örnekler üzerinde tekrar kimyasal, mineralojik, petrografik ve fiziko-mekanik deneyler yapılmıştır. Son olarak doğal bazaltlarla ergitilmiş bazaltların kimyasal, mineralojik ve fiziko-mekanik özellikleri karşılaştırılmıştır. Doğal ve ergitilmiş bazaltların özellikleri kıyaslandığında, ergitilmiş bazaltlar doğal bazaltlara göre daha iyi sonuç vermektedir. Elde edilen sonuçlara göre, en önemli parametre doğal bazaltların kimyasal özellikleridir. Geliştirilen ergitme-soğutma prosesinde, SiO2 içeriğinin artmasıyla soğuma hızının arttığı, bunun elde edilen yeni bazalt dokusuna etki ettiği saptanmıştır. Fe-Mg içeriği arttıkça piroksen içeriğide artmakta, fakat örnek-pota sınırlarında çatlamalara neden olmaktadır. Doğal bazaltlar H2O içerdiğinde, ergitme esnasında hacimce büyüme sonra ise küçülmeye neden olmaktadır. Ayrıca, elde edilen ürün miktarı ile kızdırma kaybı arasında doğrusal bir ilişki bulunmaktadır. Yoğunluk, kuru birim hacim ağırlık, toplam porozite, atmosfer basıncında su emme, P dalga hızı, Vickers sertliği, ısı iletkenliği, radyasyon soğurma katsayısı ve nokta yük dayanım deney sonuçlarına göre, ergitilmiş bazaltların doğal bazaltlara göre daha iyi sonuç verdikleri saptanmıştır. Asitlere karşı dayanım deneyinde HCl, H2SO4 ve HNO3 asitlerinin doğal ve ergitilmiş bazaltlar üzerinde herhangi bir etkisi olmadığı belirlenmiştir. Basalts are common rocks in Anatolia because of their geological features of our country. Basalts have been using as building material from past to present due to their better physico-mechanical properties compared to other rock types and widespread availability. However, there are negative features that affect the usage of basalts such as gas bubbles, weathering, cooling cracks, etc. Melting-cooling is one of developed processes to eliminate these negative features. Different material productions (rock wool, brake lining, basalt fiber, etc.) has been made by adding additives (dolomite, clay etc) to the natural basalts. However, melting without additives and properties of the obtained products have not been mentioned in the literature. The aim of the thesis is to develop a melting-cooling process to eliminate features of natural basalt including cooling cracks, gas bubbles etc., and to determine chemical, physical and mechanical properties of obtained basalts without any additives.For this purpose, twelve different basalts were taken from different regions in Turkey. The basalt samples were first tested to determine their chemical, mineralogical, petrographical characteristics and physico-mechanical properties. The number of basalt samples were reduced to three due to their SiO2, Fe-Mg, H2O, weathering and strength properties. After suitable melting-cooling process had been developed, chemical, mineralogical, petrographical and physico-mechanical tests were carried out on the newly obtained samples. Finally, chemical, mineralogical and physico-mechanical properties of natural and melted basalts were compared. When the properties of natural and melted basalts are compared, melted basalts have better test results than natural basalts. According to the obtained test results, the chemical properties of the natural basalts are determined as the most important parameter. In developed melting-cooling process, when SiO2 content increases, cooling rate increases and this can effect on new obtained basalt texture. It is determined that the content of pyroxene increases with an incresing the content of Fe-Mg but cracks were identified at the sample-pot boundaries. When natural basalts contain H2O, they increase in volume during melting and then decrease in volume. Besides, it is found that there is a linear relationship between the amount of obtained product and the loss of ignition. According to the density, dry unit volume weight, total porosity, water absorption at atmospheric pressure, P wave velocity, Vickers hardness, thermal conductivity, radiation absorption coefficient and point load strenght test results, melted basalts have better results than natural basalts. As a result of resistance test against acids, HCl, H2SO4 and HNO3 acids are found to have no effect on natural and melted basalts. 122

Bu çalışma, 2008-2012 yılları arasında İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı, Uygulamalı Jeoloji Programında Yüksek Lisans Tezi olarak hazırlanmıştır.Son yıllar da madencilik faaliyetleri ve tünel yapımında ki hızlı gelişmeler, kullanılan kazı makine sayısını hızla arttırmaktadır. Mekanik kazı makinelerinden beklenen yararlara ulaşabilmek için, bu makinelerin kazılacak kayaçların özelliklerine uygun olarak seçilmeleri gerekmektedir. Bu nedenle, mekanik kazı makinelerinin seçilmesinden ve uygulanmasından önce, kayaçların petrografik,fiziko-mekanik özellikleri ve aşındırıcılık özelliklerinin belirlenmesi gereklidir. Granitik kayaçların fiziko-mekanik özellikleri açısından birçok kayaç türüne göre üstün özelliklere sahip olabilmelerine karşın, kazılma zorluklarının yanısıra, keski maliyetlerini arttırdıkları bilinmektedir.Araştırmalar örnek çeşitliliği sağlamak amacıyla; ağırlıklı olarak Marmara Bölgesi olmak üzere Türkiye'nin farklı bölgelerinde işletilmekte olan granit ocaklarından alınan örnekler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Granitik kayaçların öncelikle jeolojik, petrografik, mineralojik, kimyasal, mekanik ve yüzey (pürüzlülük, dalgalılık) özellikleri belirlenmiş, daha sonra bu özellikler ile CAI değeri arasındaki ilişkiler incelenmiştir.Çalışma sonucunda; granitik kayaçların petrografik özelliklerinden kuvars içeriği ve mineral boyutunun CAI değerini arttırdığı, sertlik değerleri, tek eksenli basınç dayanımı, nokta yükleme ve dolaylı çekme dayanımı arttıkça CAI değerinin de arttığı ancak, böhme aşınma dayanımı arttıkça CAI değerinin azaldığı bulunmuştur. Ayrıca, granitik kayaçların yüzey pürüzlülük ve dalgalılık değerleri de arttığında CAI değerinin arttığı saptanmıştır. This study was prepared as a master thesis, in Istanbul University, Department of Geological Engineering, Applied Geology Programme between 2008 and 2012 years.In recent years, the rapid developments in mining operations and tunnel construction rapidly increase the number of excavation machines in uses. In order to achieve the expected benefits of mechanical excavation machines, these machines should be selected in accordance with characteristics of rocks. Therefore, before the selection and the implementation of excavating machines, petrographic characteristics, abrasiveness and physico-mechanical properties of the rocks should be determined. It?s known that, physico-mechanical properties of granitic rocks are generally better than many rock types although they cause some difficulties in excavation and increase the cutter costs.The aim of this study is to determine the relationships between cerchar abrasiveness index and physical-mechanical properties of different granitic rocks.Studies were conducted on samples from granite quarries especially from Marmara Region and from different regions of Turkey to obtain varying samples. Firstly geological, petrographical, mineralogical, chemical, mechanical and surface (roughness, waviness) properties of granitic rocks were determined. The relationships between these properties and Cerchar Abrasiveness Index (CAI) were also determined.According to evaluation of the test results; it is found that quartz content, size, surface roughness and waviness of granitic rocks cause an increase of CAI. Beside this, the uniaxial compressive, point load and indirect tensile strengths of granitic rocks increase while CAI increases. On the contrary, Bohme abrasion resistance increases while CAI decreases. 125