Akustik Emisyon (AE) tekniği: 2- AE tekniğiyle Türkiye'de arazi gerilmelerinin belirlenmesi konusunda bir ön inceleme

Arazi (in-situ) gerilmelerinin büyüklüklerinin, yönelimlerinin ve dağılımlarının belirlenmesi, yeraltı açıklıklarının duraylılığı, destek sistemlerinin tasarımı, kaya patlamalarının önceden kestirimi ve şev duraylılığı gibi mühendislik uygulamalarının yanı sıra, depremlerin yorumlanması açısından da oldukça büyük bir önem taşımaktadır. Arazi gerilmelerinin belirlenmesi için önerilen kuramsal yaklaşımların yanı sıra, hidrolik çatlatma, gerilim boşaltma ve gerilim dengeleme gibi arazi deney yöntemleri bulunmaktadır. Ayrıca, maliyeti daha düşük olan Akustik Emisyon (yayılma) (AE) yöntemi, küresel konumlama sistemine (GPS) dayanan yöntem ve fay çiziklerinden gerilmeyi belirleme yöntemi gibi yöntemlerden de yararlanılmaktadır. Diğer arazi deney yöntemlerine göre daha pratik ve maliyetinin düşük olması, ayrıca bazı yöntemlerdeki sınırlamaları içermemesi nedeniyle, AE tekniğinin kullanımıyla ilgili çalışmalar özellikle son on yılda Japonya ve ABD'de yaygınlaşmıştır. Türkiye'de çok sayıda büyük kaya mühendisliği yapısı bulunmasına rağmen, gerilmelerin yerinde belirlenmesi için gerçekleştirilen arazi deneyi yok denecek kadar azdır. Bu çalışmada öncelikle, AE tekniğinin gerilmelerin belirlenmesinde kullanımı anlatılmış, yaygın olarak kullanılan diğer yöntemlerle kısaca karşılaştırılmış, yöntemden elde edilen sonuçları etkileyen faktörler ve yöntemin sınırlamaları tartışılmıştır. Ayrıca, Türkiye'deki çeşitli açık işletmelerden, tünel, yeraltı işletmeleri ve taş ocaklarından elde edilmiş kaya bloklarından laboratuvarda alınan yönlü karotlar üzerinde yapılan AE deneylerinden elde edilen bulgular sunularak yorumlanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, Türkiye'de farklı yerler için AE tekniğinden belirlenen düşey gerilmelerin bazıları, kuramsal olarak hesaplanan örtü tabakası gerilmeleriyle benzerlik gösterirken, bazıları oldukça farklı çıkmıştır. Ayrıca AE yöntemiyle Türkiye'deki ölçüm yerleri için belirlenen ortalama yatay gerilmelerin düşey gerilmelere oranları, dünyanın çeşitli yerlerinde yapılan yerinde deneylerden elde edilen sonuçların alt sınırına yakın konumda yer almıştır.

Acoustic Emission (AE) technique: 2 - A preliminary investigation on the determination of in-situ stresses by AE technique in Turkey

Determination of the magnitude, orientation and distribution of in-situ stresses has a prime importance in engineering applications such as stability of underground openings, prediction of rock bursts, slope stability, and also for the interpretation of earthquakes. In addition to theoretical approaches for the determination of in-situ stresses, some in-situ testing methods such as hydraulic fracturing, overcoring and stress compensating method are being employed. Besides, the cheaper techniques including Acoustic Emission (AE) method, the methods based on global positioning system(GPS) and fault striations are also utilized. Because the AE method is cheaper and simpler when compared to other in-situ testing methods and does not have some limitations which are involved by some other methods, investigations on this method became more common particularly in the last decade in USA and Japan. Although many rock engineering structures exist in Turkey, there is no considerable amount of in-situ stress measurements. In this study, firstly the use of AE technique for in-situ stress measurements, comparison of the technique with the other commonly employed methods, the factors affecting the results from AE measurements and limitations of the method are briefly discussed. In addition, the results of the AE tests obtained from the orien-ted core specimens, which are extracted from the blocks sampled from various open pit and underground mines, tunnels and quarries in Turkey, are presented and assessed. The results reveal that there are some similarities between the vertical stresses determined from the AE technique and theoretically calculated overburden stresses by using depth and unit weight of the rocks, while some of them show evident differences. In addition, the ratios of average horizontal and vertical stresses calculated from the AE measurements in Turkey take place at the lo-wer bound of those obtained from in-situ stress measurement at the different parts of the world.

___

Anderson, E.M., 1951. The Dynamics of Faulting. Oliver and Boyd, Edinburg, 191pp.

Angelier, J., 1975. Sur l'analyse de medures recueillies dans des sites failles: l'utilite d'une confrontation entre les methodes dynamiques et cinematiques. C.R. Acad. Sci., Paris, D281, 1805-1808.

Angelier, J., 1984. Tectonic analtsis of fault slip data sets. Journal of Geophysical Research, 89(B7), 5834-5848.

Amadei, B., and Stephansson, O., 1997. Rock Stress and Its Measurement. Chapman, and Hall, London, 490pp.

Aydan, Ö., 2000a. GPS ölçümlerine dayanılarak Türkiye'nin yıllık birim deformasyon ve gerilim hızı dağılımı üzerine bir çalışma. Yerbilimleri, 22, 21-32.

Aydan, Ö., 2000b. Fay çiziklerinden yerkabuğuna etkiyen gerilimlerin saptanması için yeni bir yöntem ve uygulaması. Yerbilimleri, 22, 223-236.

Aydan, Ö. ve Paşamehmetoğlu, A.G., 1994. Dünyanın çeşitli yörelerinde ölçülmüş yerinde gerilimler ve yatay gerilim katsayısı. Kaya Mekaniği Bülteni, 10, 1-17.

Aydan, Ö., and Kim, Y., 2002. The inference of crustal stresses and possible earthquake faulting mechanism in Shizuoka Prefecture from the striations of faults. Journal of the School of Marine Science and Technology, Tokai University, No.54 (baskıda).

Aydan, Ö., Kumsar. H., and Ulusay, R., 2000. The implications of crustal strain-stress rate variations computed from GPS measurements on the earthquake potential of Turkey. Proceedings of the International Conference of GIS on Earth Science and Applications, 2nd ICGESA'2000, Menemen, izmir, Bildiriler CD'si, 14s.

Aydan, Ö., Ulusay, R., Tuncay, E., Kumsar, H., Yılmazoğlu, M. ve Yüzer, E., 2001. Batı Anadolu'nun etkin gerilim ortamı. JEOTEKNİK-III, izmir ve Çevresinin Deprem ve Jeotek-nik Sempozyumu, izmir, Ö. Orhun ve Y. Tuner (eds.), Bildiriler CD'si, 14 s.

Barr, S.P., Pine, R.J., and Jupe, A.J., 1992. A study of the time dependency of the Kaiser effect in the Carnmenellis granite, Cornwall, UK. Proceedings of the 11th International Acoustic Emission Symposium, Progress in Acoustic Emission VI, T. Kishi, K. Takahashi and M. Ohtsu (eds.), Fukuoka, The Japanese Society for Non-Destructive Inspection, 175-182.

Barr, S.P., Jupe, A., and Hunt, D.P., 1999. The Kaiser effect for samples pre-stressed at 820 m and 2.4 km with stress tensor results. Proceedings of the ISRM International Congress on Rock Mechanics, Paris, G. Vouille and P. Berest (eds.), Vol. 2, 1133-1136.

Bott, M.H.P., 1959. The mechanics of oblique slip faulting. Geological Magazine, XCVI(2), 1112.

Byerlee, J., 1978. Friction of rocks. Pure Applied Geophysics, 116, 615-626.

Hardy, H.R.Jr., Zhang, D., and Zelanko, J.C., 1989.Recent studies of the Kaiser effect in geologic materials. Proceedings of the 4th Conference on Acoustic Emission / Microseismic Activity in Geologic Structures and Materials, Pennsylvania, H.R.Hardy, Jr. and F.W. Leighton (eds.), State College, PA, Trans. Tech.Publications, 27-55.

Hardy, H.R.Jr., and Shen, W., 1992. Recent Kaiser effect studies on rock. Proceedings of the 11th International Acoustic Emission Symposium, Progress in Acoustic Emission VI, T. Kishi, K. Takahashi and M. Ohtsu (eds.), Fukuoka, The Japanese Society for Non-Destructive Inspection, 149-157.

Hayashi, M., 1979. Discussion: Acoustic emission to detect the geostress. Proceedings of the 4th ISRM International Congress on Rock Mechanics, Montreux, Vol. 3, 230-231.

Hayashi, M., Kanagawa, T., Hibino, S., Motojima, M., and Kitahara, Y., 1979. Detection of anisotropic geo-stresses trying by acoustic emission, and non-linear rock mechanics on large excavating caverns. Proceedings of the 4th ISRM International Congress on Rock Mechanics, Montreux, Vol. 2, 211218.

Hoek, E., ve Brown, E. T., 1980. Underground Excavations in Rock. The Institution of Mining and Metallurgy, London, 527pp.

Holcomb, D.J., 1993. General theory of the Kaiser effect. International Journal of Rock Mechanics Mining Science and Geomechanic Abstracts, 30(7), 929-935.

Holcomb, D.J., and Martin, R.J., 1985. Determining peak stress history using acoustic emissions. Proceedings of the 26th U.S. Symposium on Rock Mechanics, Rapid City, E. Ashworth (ed.), A.A. Balkema, 715-722.

Hughson, D.R., and Crawford, A.M., 1987. Kaiser effect gauging: The influence of confining stress on its response. Proceedings of the 6th ISRM International Congress on Rock Mechanics, Montreal, G.Herget and S. Vongpaisal (eds.), Vol. 2, 981-985.

Kanagawa, T., Hayashi, M., and Kitahara, Y., 1981.Acoustic emission and overcoring methods. Proceedings of the International Symposium on Weak Rock, Tokyo, 12051210.

Kim, K., and Franklin, J. A., 1987. Suggested methods for rock stress determination. International Journal of Rock Mechanics Mining Science and Geomechanic Abstracts, 24(1), 53-74.

Koerner, R.M., and Lord, A.E., 1989. AE detection of prestress in soil and rock. Proceedings of the 4th Conference on Acoustic Emission / Microseismic Activity in Geologic Structures and Materials, State College, PA, H.R.Hardy, Jr. and F.W. Leighton (eds.), Trans Tech Publications, 73-86.

McKenzie, D.P., 1969. The relation between fault plane solutions for earthquakes and the directions of the principal stresses. Bulletin of the Seismological Society of America, 59(2), 591-601.

Momayez, M., and Hassani, F.P., 1992. Application of Kaiser effect to measure in-situ stresses in underground mines. Proceedings of the 33rd US Symposium, Rock Mechanics, Santa Fe, J.R. Tillerson and W.R. Wawersik (eds.), A.A. Balkema, 979-988.

Momayez, M., Hassani, F.P., and Hardy, H.R.Jr., 1992. Maximum curvature method: A technique to estimate Kaiser-effect load from acoustic emission data. Journal of Acoustic Emission, 10(3/4), 61-65.

Park, P., Park, N., Hong, C., and Jeon, S, 2001. The influence of delay time and confining pressure on in-situ stress measurement using AE and DRA. Proceedings of the 38th US Symposium, Rock Mechanics in the National Interest, Washington, D. Elsworth, J.P. Tinucci and K.A. Heasley (eds.), Swets & Zeitlinger Lisse, 1281-1284.

Seto, M., Utagawa, M., and Katsuyama, K., 1992.The estimation of pre-stress from AE in cyclic loading of pre-stressed rock. Proceedings of the 11th International Acoustic Emission Symposium, Progress in Acoustic Emission VI, T. Kishi, K. Takahashi and M. Ohtsu (eds.), Fukuoka, The Japanese Society for Non-Destructive Inspection, 159-166.

Seto, M., Nag, D.K., and Vutukuri, V.S., 1999. In-situ rock stress measurement from rock cores using the acoustic emission method and deformation rate analysis. Geotechnical and Geological Engineering, 17, 241-266.

Shen, W., 1995. Objective Kaiser stress evaluation in rock. Proceedings of the 5th Conference on Acoustic Emission / Microseismic Activity in Geologic Structures and Materials, State College, PA, H.R.Hardy, Jr. (ed.), Trans Tech Publications, 177-195.

Shin, K., Oikawa, Y., and Ito, H., 2000. Consideration on DSCA and AE methods for stress measurement by comparing with corediscing information and others. Journal of The Mining and Materials Processing Institute of Japan, Vol. 116, 965-971 (Japonca).

Sugawara, K., and Obara, Y., 1995. Rock stress and rock stress measurements in Japan. Proceedings of International Workshop on Rock Stress Measurements at Great Depth, Tokyo, K. Matsuki and K Sugawara (Coordinators), 1-6.

Sugawara, K., and Obara, Y., 1999. Draft ISRM suggested method for in-situ stress measurement using the compact conical-ended borehole overcoring (CCBO) technique. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 36, 307-322.

Tuncay, E. ve Ulusay, R. 2002. Akustik Emisyon (Yayılma) (AE) tekniği: 1- AE'nin temel ilkeleri ve kaya mühendisliğindeki uygulama alanları. Yerbilimleri, 25, sayfa no.65-82.

Watanabe, H., and Tano, H., 1999. In-situ stress estimation of Cappadocia region using the increment of AE event count rate. Journal of College of Engineering, Nihon University, 41(1), 35-42 (Japonca).

Watanabe, H., Tano, H., and Akatsu, T., 1994. Fundamental study on pre-stress measurement of triaxial compressed rock. Journal of College of Engineering, Nihon University, 35(A), 11-19 (Japonca).

Watanabe, H., Tano, H., Ulusay, R., Yüzer, E., Erdoğan, M., and Aydan, Ö., 1999. Initial stress state in Cappadocia. Japan-Korea Rock Engineering Symposium, K. Matsui and H. Shimada (eds.), Fukuoka, Japan, 113-124.

Yoshikawa, S., and Mogi, K., 1981. A new method for estimation of the crustal stress from cored rock samples: laboratory study in the case of uniaxial compression. Tectonophysics, 74, 323-339.

Yoshikawa, S., and Mogi, K., 1990. Experimental studies on the effect of stress history on acoustic emission activity - A possibility for estimation of rock stress. Journal of Acoustic Emission, 8(4), 113-123.
Yerbilimleri-Cover
  • ISSN: 1301-2894
  • Yayın Aralığı: 3
  • BaÅŸlangıç: 1976
  • Yayıncı: Hacettepe Üniversitesi Yerbilimleri Uygulama ve AraÅŸtırma Merkezi
Sayıdaki Diğer Makaleler

Derince (Keban-Elazığ) çevresinde dere sedimenti jeokimyasal yönlendirme çalışması

Cemal BÖLÜCEK

Kirazlı (Yahyalı, G Kayseri) Pliyo-Kuvaterner kolüvyonlarının fasiyesleri ve iklimsel yorumu

Faruk OCAKOÄžLU

Akustik Emisyon (AE) tekniği: 2- AE tekniğiyle Türkiye'de arazi gerilmelerinin belirlenmesi konusunda bir ön inceleme

Ergün TUNCAY, Reşat ULUSAY, Hidehiko WATANABE, Hisataka TANO, Ömer AYDAN, Erdoğan YÜZER

Akustik emisyon (yayılma) (AE) tekniği: 1. AE'nin temel ilkeleri ve kaya mühendisliğindeki uygulama alanları

Ergün TUNCAY, Reşat ULUSAY

Akustik emisyon (yayılma) (AE) tekniği: 2. AE tekniğiyle Türkiye'de arazi gerilmelerinin belirlenmesi konusunda bir ön inceleme

Ergün TUNCAY, Reşat ULUSAY, Hidehiko WATANABE, Hisataka TANO, Ömer AYDAN, Erdoğan YÜZER

Akarçay Havzası'nda (Afyon) jeotermal kökenli kirlenme: 2. Yeraltısuyu kirliliği

Müfit Ş. DOĞDU, C. Serdar BAYARI

Kuzeydoğu Ege Denizi Gökçeada-Bozcaada-Çanakkale üçgenindeki dip sedimanlarında güncel planktik foraminifer dağılımı

Vedia TOKER, Ayşegül YILDIZ

Akarçay Havzası'nda (Afyon) jeotermal kökenli kirlenme: 1. Akarçay Nehri'nde su ve sediman kirliliği

Müfit Ş. DOĞDU, C. Serdar BAYARI

Bentonitlerin jelleşme özelliğinin fiziko-kimyasal ve mineralojik özellikleri kullanılarak iyileştirilmesi

ABDULLAH OBUT, İsmail GİRGİN