Agregaların köşeliliğinin ve pürüzlülüğünün belirlenmesinde fraktal boyut yönteminin kullanılması

Use of the fractal dimension method for determining the angularity and surface roughness of aggregates

Özet

Süreksizlik yüzeylerinin dalgalılığı ve pürüzlülüğü ile agregaların köşelilik ve pürüzlülüğü değişik amaçlı mühendislik çalışmalarına konu olmaktadır. Bu özellikler; kimi zaman nitel, kimi zaman da nicel olarak değerlendirilmektedir. Bazı deneysel çalışmalarda agregaların şekil ve köşeliliğinin belirli koşullara göre hazırlanması gerekliliği vardır. Bu nedenle, agregaların köşelilik ve pürüzlülüğü pek çok araştırmacı tarafından nitel ve nicel olarak ifade edilmeye çalışılmıştır. Bu çalışmada ise, agregaların köşelilik ve pürüzlülük özellikleri fraktal analiz ile nicel olarak tanımlanmıştır. Çalışma kapsamında, laboratuvara getirilen kaya bloklarından köşeli, yarı köşeli ve yuvarlatılmış olmak üzere üç grupta, her grup için 120’ şer örnek hazırlanmıştır. Bu örneklerin dörder profillerine ait fraktal boyut değerlerinden (bir grup için 480 profil) her grubun köşelilik ve pürüzlülüğünü ifade eden ortalama fraktal boyutları $(D_{ort})$ hesaplanmıştır. Köşeli agregaların ortalama fraktal boyutu 1.047, yarı köşeli agregaların 1.037 ve yuvarlak agregaların ise 1.030 olarak bulunmuştur. Ayrıca agregaların köşelilik ve pürüzlülüklerinin belirlenmesinde kolaylık sağlamak amacıyla, agregalara ait muhtemel profilleri ve bu profillerin fraktal boyutlarını gösteren bir kılavuz oluşturulmuştur.

Abstract

The waviness and roughness of discontinuity surfaces as well as the angularity and surface roughness of aggregates have been the subject of various engineering investigations. These features are treated using both quantitative and qualitative methods. Certain experimental investigations require that aggregates be prepared upon specific surface features such as angularity and roughness. In this regard, the angularity and surface roughness of aggregates have been analyzed by various investigators both quantitatively and qualitatively. This study handles the angularity and surface roughness of aggregates utilizing the concept of fractal dimension in a quantitative manner. Within the context of the study, large chunks of rocks were brought to the laboratory and broken into pieces as angular, subangular, and spherical shapes. Each group consisted of 120 samples. Four surface profiles were prepared for each sample to be assessed for fractal dimension. The average fractal dimension (Davg) for each sample in every group was calculated. The average fractal dimensions of angular, subangular and spherical aggregates were found to be 1.047, 1.037, and 1.30, respectively. The final product of the study is a guide consisting of various surface along with the accompanying fractal dimensions. It is intended to provide ease of use for determining the fractal dimension of various angularities and surface roughness profiles of aggregates.