of 110 /110
Kaya Düşmeleri ve Kaya Şev Kaymaları için Risk Analizine Dayalı Mühendislik Çözümlerinin Değerlendirilmesi Proje No: 110M796 Prof.Dr. H. Şebnem DÜZGÜN Yrd.Doç.Dr. Aykut AKGÜN Sohrab GHEIBIE HAZİRAN 2012 ANKARA

Kaya Düşmeleri ve Kaya Şev Kaymaları için Risk Analizine

  • Author
    others

  • View
    8

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Kaya Düşmeleri ve Kaya Şev Kaymaları için Risk Analizine

Dayal Mühendislik Çözümlerinin Deerlendirilmesi
ANKARA
i
Önsöz
Ülkemiz için önemli doal afetlerden olan kaya kaymalar ve kaya dümelerinin
incelenmesi ve alnmas gerekli mühendislik önlemlerinin belirlenmesi gerek ülkemiz
açsndan, gerekse insan hayatnn korunmas açsndan oldukça önem arzetmektedir.
Bu proje kapsamnda yaplan çalmalar ile, tarihi ve turistik öneme sahip Amasya
ehrindeki kaya kaymas ve kaya dümesi problemi olan birkaç lokasyonda detay
çalmalar gerçekletirilmitir. Proje süresince yaplan arazi çalmalar srasnda deerli
görü ve önerilerini esirgemeyen Hacettepe Üniversitesi Jeoloji Mühendislii Bölümü
öretim üyesi Prof. Dr. Candan Gökçeoluna teekkürlerimizi sunarz. Ayrca, yine arazi
çalmalar srasnda göstermi olduklar yakn ilgi nedeniyle Amasya Belediye
Bakanlna ayrca teekkür ederiz.
faydalanm olduumuz ODTÜ Maden Mühendislii Bölüm Bakanlna ve Kaya
Mekanii laboratuar çalanlarna teekkürlerimizi sunarz.
ii
ÇNDEKLER
5. EV DURAYLILII ANALZLER............................................................................... 25
5.3. Olasla Dayal 3DEC Analizi………………………………………………………… 30
5.4. Sonuçlar………………………………………………………………………………… 33
6. KAYA DÜMES POTANSYELNN NCELENMES……………………………. 70
6.1. Profil 1 çin Kaya Düme Deerlendirmesi…………………………………………... 72
6.2. Profil 2 çin Kaya Düme Deerlendirmesi…………………………………………... 83
7. OLASI MÜHENDSLK ÇÖZÜMLERNN ÖNERLMES………………………... 89
7.1. Kaya Kaymasna Bal Risk Durumu………………………………………………… 89
7.2. Kaya Dümesine Bal Risk Durumu…………………………………………………. 90
8. KAYNAKLAR…………………………………………………………………………… 93
Tablolar Listesi
Tablo 1. Kesit 1’deki hat izleme yöntemi sonras toplanan süreksizlik verisi
Tablo 2. Kesit 2’deki hat izleme yöntemi sonras toplanan süreksizlik verisi
Tablo 3. Kesit 3’ün tounda hat izleme yöntemi sonras toplanan süreksizlik verisi
Tablo 4. JRC deerlerinin özet istatistikleri
Tablo 5. Schmidt çekici deerlerinin istatistikleri
Tablo 6. Kral mezarndaki süreksizliklerin özellikleri
Tablo 7. Barton modelinin sürtünme= 33, kohezyon=0.05 MPa, farkl JCS, JRC ve Ks için
Kesme deformasyonu, doruk kesme deformasyonu.
Tablo 8. Sürtünme =33 0 , kohezyon= 0.15 MPa, JCS= 70 MPa ve farkl JRC
deerleri ve herbir süreksizlik için çatlak kesme katl için kesme deformasyonu
ve Barton’un doruk kesme deformasyonu deerleri.
Tablo 9. Sürtünme =33 0 , kohezyon= 0.20 MPa, JCS= 70 MPa ve farkl JRC deerleri ve
herbir süreksizlik için çatlak kesme katl için kesme deformasyonu ve Barton’un doruk
kesme deformasyonu deerleri
Tablo 10. Sürtünme =33 0 , kohezyon= 0.30 MPa, JCS= 70 MPa ve JRC=2 deerleri ve
herbir süreksizlik için çatlak kesme katl için kesme deformasyonu ve Barton’un doruk
kesme deformasyonu deerleri
Tablo 11. Sürtünme =33 0 , kohezyon= 0.50 MPa, JCS= 70 MPa ve JRC=2 ve 5 deerleri ve
herbir süreksizlik için çatlak kesme katl için kesme deformasyonu ve Barton’un doruk
kesme deformasyonu deerleri.
Tablo 12. C=0.05 MPa, JCS=70 ve farkl JRC deerleri için kesme deformasyonu,izin
verilebilir doruk kesme deformasyonu ve herbir süreksizlik için çatlak kesme katl
deerleri
iv
Tablo 13. C=0.1 MPa, JCS=70 MPa, TSA=30 0 ve farkl JRC deerleri için kesme
deformasyonu, izin verilebilir doruk kesme deformasyonu ve herbir süreksizlik için çatlak
kesme katl deerleri.
Tablo 14. C=0.15 MPa, JCS=70 MPa, ve JRC= 9.5 deerleri için kesme deformasyonu,
izin verilebilir doruk kesme deformasyonu ve
herbir süreksizlik için çatlak kesme katl deerleri.
Tablo 15. C=0.20 MPa, JCS=70 MPa, TSA=30 0 ve farkl JRCdeerleri için kesme
deformasyonu, izin verilebilir doruk kesme
deformasyonu ve herbir süreksizlik için çatlak kesme katl deerleri
Tablo 16. C=0.30 MPa, JCS=70 MPa, TSA=30 0 ve farkl JRC deerleri için kesme
deformasyonu, izin verilebilir doruk kesme deformasyonu ve herbir süreksizlik için çatlak
kesme katl deerleri.
Tablo 17. C=0.50 MPa, JCS=70 MPa, JRC=2 deerleri için kesme deformasyonu, izin
verilebilir doruk kesme deformasyonu ve herbir süreksizlik için çatlak kesme katl
deerleri.
Tablo 18. Herbir süreksizlik için δdoruk deerinin yenilme olasl ve buna karlk gelen
güvenilirlik indeksi (β) için ortalama, maksimum ve minimum deerleri
Tablo 20. Profil 1’de incelenen be bloa ait deerledirme parametreleri.
Tablo 19. Profil 1’de incelenen yamaca ait deerlendirme parametreleri
v
ekil 2. nceleme alanndaki kaya birimlerinin risk altndaki elemanlar ile ilikisi
ekil 3. Projede kullanlacak yöntemi gösteren ak emas
ekil 4. nceleme alan ve çevresine ait genelletirilmi jeoloji haritas
ekil 6. Harena Da kaya dümesi ve kaymas problemleri
ekil 7. Kesit 1’deki süreksizlik (tabaka) takmlar (064 0 /42
0 )
ekil 8. Kesit 1’deki süreksizlik (eklem) takmlar (175 0 /75
0 ve 237
0 )
ekil 9. Kesit 2’deki süreksizlik (eklem) takmlar (180 0 /73
0 , 094
0 /81
0 )
ekil 10. Kesit 3’deki süreksizlik (eklem) takmlar (146 0 /74
0 , 213
0 /46
ekil 13. S_2 numunesi için farkl normal gerilmelerde kesme Gerilmesi/Deplasman erisi
ekil 14. S_2 numunesi için normal ve kesme gerilmesi dorusu
ekil 15. S_2 numunesi için normal gerilme- kesme katl eirisi
ekil 16. N_1 numunesi için kesme gerilmesi/ deplasman erisi
ekil 17. N_1 numunesi için normal gerilme -kesme gerilmesi ilikisi
ekil 18. N_2 numunesi için normal gerilme- kesme katl eirisi
ekil 19. Birinci numune için gerilme-deformasyon erisi
ekil 20. Kral mezar yaps civarnda düen ve asl duran bloklar
ekil 21. Analizi yaplan kaya mezarlar
ekil 22. Kral mezar için oluturulmu geometric model
ekil 23. 3DEC’de analiz edilmek üzere sadeletirilen kral mezar yaps
ekil 24. Analiz edilen 14 adet süreksizlik
vi
ekil 25. Olasla dayal 3DEC modellemesi metodolojisi
ekil 26. JCS=70, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda Süreksizlik no
1 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 27. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 2 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 28. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 3 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 29. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 4 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 30. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 5 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 31. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 6 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 32. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 7 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 33. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 8 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 34. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 9 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 35. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 10 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 36. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 11 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 37. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 12 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 38. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 13 için kesme yerdeitirmesi.
vii
ekil 40. Süreksizlik no. 1’in kesme yerdeitirmesinin Beta dalm.
ekil 41. nceleme alannda kaya dümesi modellemesi ve simülasyonlarnn yaplm
olduu yamaç profilleri: a) Profil 1 ve b) Profil 2.
ekil 42. Profil 1’de Blok No.1’in dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
ekil 43. Profil 1’de Blok No.2’nin dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
ekil 44. Profil 1’de Blok No.3’ün dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
ekil 45. Profil 1’de Blok No.4’ün dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
ekil 46. Profil 1’de Blok No.5’in dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
ekil 47. Profil 1’de Blok No.6’nn dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
ekil 48. Profil 1’de Blok No.1 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
ekil 49. Profil 1’de Blok No.2 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
ekil 50. Profil 1’de Blok No.3 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
ekil 51. Profil 1’de Blok No.4 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
ekil 52. Profil 1’de Blok No.5 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
ekil 53. Profil 1’de Blok No.6 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
ekil 54. Profil 2’de Blok No.1’in dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
ekil 55. Profil 2’de Blok No.2’nin dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
viii
maksimum mesafe.
ekil 56. Profil 2’de Blok No.3’ün dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
ekil 57. Profil 2’de Blok No.1 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
ekil 58. Profil 2’de Blok No.2 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
ekil 59. Profil 2’de Blok No.3 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
ekil 60. nceleme alannda belirlenen risk altndaki elemanlar ve olas risk alanlarnn
Google Earth görüntüsü üzerinde gösterimi.
ix
Özet
Kaya dümeleri ve kaya ev kaymalar ülkemizde oldukça sk rastlanan ve önemli
kayplara yol açan doal tehlikelerdir. Kaya dümeleri ve kaya ev kaymalarn büyüklüü,
iddeti, mekanizmas vb. faktörlere bal olarak alternatif mühendislik çözümlerinin
gelitirilmesi mümkün olmakla birlikte bu tür doal olaylardaki belirsizliklerin çokluu
nedeni ile risk analizine dayal yaklamlarn gelitirilmesi daha gerçekçi çözümler
üretilmesine olanak salayacaktr. Bu proje kapsamnda, kaya dümelerinin ve kaya ev
kaymalarnn güvenirlik indeksi ve olaslksal-nümerik analiz metotlarna dayal yöntemlerle
tahmin edilmesi hedeflenmitir. Bu belirlemeden sonra, olaslk gerçekletiinde ortaya
çkabilecek kayplarn belirlenmesine dayal risk analizi gerçekletirilmi, riskin büyüklüüne
bal olarak da alternatif mühendislik çözümlerinin deerlendirilmesi yaplmtr. Söz konusu
deerlendirmeler, Türkiye’nin tarihi ehirlerinden biri olan Amasya’daki Harena Da’nn
kaya dümesi ve kaya evi kaymas problemi olan bölümlerinde uygulanmtr.
Bu kapsamda, öncelikli olarak arazide kaya dümesi ve kaya evi kaymas olan
alanlar ayr ayr belirlenmi ve bu alanlardan ihtiyaç duyulan veriler toplanmtr. Bu
aamada, problemin balca kayna olan süreksizliklere ait veriler toplanm, kaya dümesi
modellemesinde kullanlmak üzere kaya malzemesine ait fiziko-mekanik ve indeks
özelliklerin belirlenmesi amacyla kaya blou ve süreksizlik örneklemesi yaplmtr. Kaya
dümesi ve kaya kaymas olasl olan evlerinin geometrileri ile bu evlerdeki askda
bulunan bloklar arazide yerinde belirlenmitir. Toplanan veriler olaslksal-numerik
yöntemler ile deerlendirilmitir. Analizler UDEC ve RocFall yazlmlardan faydalanlarak
yaplmtr. evlerin potansiyel düme ve kayma olaslklar belirlendikten sonra, kayp
analizi aamasna geçilmitir. Bu aamada en önemli veriyi, olas ev probleminden
etkilenecek her türlü bina, yol, demiryolu, sanayi alan vb. alanlarn belirlenmesi
oluturmaktadr. Bu tanmazlar, risk analizi aamasnda “risk altndaki elemanlar” tekil
etmektedir. Bu maksatla, problem tespit edilen alanlara ait 1:1000-1:5000 ölçekli imar
verileri elde edilmi, elde edilen veriler, potansiyel tehlikeden en fazla zarar görebilirlik
derecesine göre kendi içerisinde snflandrlarak bir “zarar görebilirlik” verisi üretilmitir. Bu
aamadan sonra, mühendislik açsndan problemli alanlardaki skntlarn giderilmesi
amacyla alternatif mühendislik çözümlerinin deerlendirilmesine geçilmitir. Söz konusu bu
aamada, olas problemin türü, büyüklüü, tehdit ettii alan ve tanmazlarn durumuna göre
hangi mühendislik çözümlerinin alnmas gerektii ve bu çözümlerin maliyetinin ne olaca
tespit edilmitir. Burada, üretilecek farkl alternatiflerin farkl risk derecelerine göre
x
durumlar karlatrlarak, ileride farkl risk durumlar ile karlalmas durumunda daha
hzl ve etkin bir ekilde hangi mühendislik çözümlerinin alnaca da açk bir biçimde ortaya
konulmutur.
Anahtar Kelimeler: Kaya dümesi, kaya kaymas, olaslk, numerik analiz, Amasya
xi
Abstract
Rock falls and rock slides are natural hazards which are frequently encountered in
Turkey and cause important losses. It is possible to develop alternative engineering
remediation according to size, magnitude, mechanism etc. of rock falls and rock slope failure,
and developing approaches, based on risk analysis due to abundance of uncertainties, allows
one to be produce more realistic remedition decisions. In this study, reliability index of the
rock falls and rock slope failures were estimated by the methods based on probability and
numerical analyses. Then, risk analyses, based on determination of possible losses which will
occur once failure happen, were carried out, and the assessment of alternative engineering
remediation were evaluated based on magnitude of risk. These assessments were applied to
parts, where rock fall and rock slope failure exist, of the Harena Mountain, in Amasya city,
which is one of the historical cities of Turkey.
In this frame, the areas, where rock fall and rock slope failure exist, were primarily be
determined. After determining of these areas, data needed were collected. In this stage,
discontinuity data which is the major cause of problem were collected, rock block and
discontinuity samples were sampled in order to determine the pyhsico-mechanical and index
properties of rock materials which will be used for rock fall analyses. The geometry of slopes
having possibility of rock fall and rock slope failure and the hanging blocks on these slopes
were determined at in-situ. The collected data were evaluated by based on probabilistic-
numerical methods. The software of UDEC and RocFall were used. After determining of fall
and slide probabilities of the slopes, loss analyses stage have come. In this stage, the elements
at risk such as building, road, railway, industrial area and etc., which will be affected by
possible slope failure, constitutes the most important data. For this purpose, 1:1000-1:5000
scaled maps were obtained from published maps. The obtained data were reclassified in
itself by the vulnerability degree.
After this stage, the assessment of alternative engineering remediation for the purpose
of resolving troubles at problematic areas have come. In this stage, according to possible
failure type, magnitude and threatened area and the situation of elements at risk, the
appropriate engineering remediation needed and its cost were determined. At this point, it
will be clearly presented that the situation of produced different alternatives were compared
according to the different risk conditions.
Keywords: Rock fall, rock slide, probability, numerical analysis, Amasya
1
Amasya ehri, kurulmu olduu corafya itibariyle sel, takn, kaya dümesi, kaya
kaymas ve deprem gibi doal afetlere maruz kalma tehlikesi ile daima kar karya
kalmtr. Ülkemizde plansz kentleme ve yer seçiminin neden olduu can ve mal
kayplar ise günümüzde halen güncelliini korumaktadr. Amasya ehri de bu tür plansz
ve kontrolsüz kentlemesinin bir örnei olarak göz önünde durmaktadr. Amasya ehri, bu
durumunun yan sra, tarihi bir kent olmas dolaysyla da önemli bir kent kimlii
tamaktadr. Grek toplumlarndan balayarak Bizans mparatorluu, Anadolu Selçuklu
Devleti ve Osmanl mparatorluu gibi önemli kültürlere ev sahiplii yapm olan Amasya
ehri, bu kültürlerin miras olan birçok kültür hazinesi yapy da barndrmaktadr. Ancak,
yukarda bahsedilen sel, kaya dümesi, kaya kaymas ve deprem gibi doal afetlerin bu
kültür yaplarnn önemli bir bölümü tahrip ettii ve ciddi ölçüde maddi kayp verdirdii de
bilinmektedir.
ekil 1. Çalma alanna ait üç boyutlu uydu görüntüsü (Google Earth’den
alnmtr).
nceleme alannda yaplan ilk arazi gözlemlerine göre, kaya dümelerinin ve
kaymalarn temel olarak litoloji, bozunma derecesi ve süreksizlik koullarna bal olarak
Harena Da
bozunma durumundaki deiimler, Harena dann hemen altndan geçen demiryolu ve
bunun hemen altndan geçen tali yollar ve yerleim alanlar üzerindeki kaya dümesi ve
kaymas mekanizmalarn kontrol eden en önemli unsurlar olarak göze çarpmtr. Bu
nedenle, Harena dann deiik lokasyonlarnda halen deiik boyut ve mekanizmada
kaya dümeleri ve ev kaymalar meydana gelmekte olup bu lokasyonlar inceleme
alanlarn seçilmesinde göz önünde bulundurulmutur. Söz konusu lokasyonlarda evlerin
kaya dümesi ve kaya kaymas tehlikesi açsndan envanterleri çkartlp, bu evlerin kendi
aralarnda münferit jeoteknik birimlere ayrlmas gerektii belirlenmi ve çalma süresince
bu yaklam izlenmitir.
Düen ve kayan bloklar, gerek demir yolunun ve gerekse evlere yakn
lokasyonlarda bulunan yerleim alanlarnda maddi hasara sebep olmakta, bu da önemli
ölçüde ekonomik kayplara yol açmaktadr. Söz konusu durum, hali hazrda herhangi bir
mühendislik önlemi ile önlenmemekle birlikte, bu projede elde edilecek sonuçlar ile
birlikte can ve mal kayplarnn en aza indirgenmesinde hedeflenmitir.
ekil 2. nceleme alanndaki kaya birimlerinin risk altndaki elemanlar ile ilikisi.
Yukardaki belirtilen amaçlar dorultusunda, proje kapsamnda ilk olarak kaya
düme ve kaya kayma tehlikesi modellemesinde kullanlacak olan girdi parametrelerinin
tanmlanmas amacyla detay arazi çalmalar gerçekletirilmitir. Öncelikli olarak
yukarda da bahsedildii üzere, kaya düme ve kaya kayma riski tayan evler kendi
aralarnda bölümlere ayrlm bu maksatla kaya dümesi analizi yaplmas öngörülen iki
kaya ev profili üzerinde kaya dümesi modellemeleri ile bir kaya evi üzerinde kaya
kaymasna yönelik olaslksal-numerik modelleme analizleri gerçekletirilmitir. Bu
3
risk açsndan puanlar atanmtr. Bunun için, kaya kütlelerinin bozunma dereceleri ve
erozyon durumlar belirlenmi, evlerin geometrileri çkartlm, modellemeye girdi
parametresi salayacak tek eksenli skma dayanm, süreksizlilerin ve kaya malzemesinin
kayma dayanm gibi fiziko-mekanik özellikleri laboratuvar deneyleri ile belirlenmi, kaya
dümelerinin mekanizmas ortaya konulmu ve düen bloklarn demir yolu, tali yollar ve
yakn yerleim lokasyonlarna ulap ulamadklar tespit edilmitir.
Bu proje kapsamnda yaplan çalmalar sonucunda, elde edilen verilerin hem
aratrmaclar hem de yerel yönetimler tarafndan uygulamada kullanabilecek ekonomik ve
uygulanabilir verileri ve önerileri de içermesi salanmtr. Ayrca, çeitli yöntemler
kullanlarak ve en iyi sonucu veren yöntem baz alnarak bir tehlike haritas üretilmi, farkl
risk durumlar için olas mühendislik önlemleri önerilmitir. Yukarda bahsedilenler
çerçevesinde bu proje kapsamnda izlenen yol aada ekil 3’de verilen ak emasnda
gösterilmitir.
4
Kaya dümesi ve kaya kaymas ile ilgili literature bakldnda, gerek ülkemizde,
gerekse dünyann deiik yerlerinde pek çok çalmann olduu görülmektedir. Dünyada
kaya dümesi modellemesi ile ilgili olarak yaplan çalmalar, genellikle A.B.D., Kanada,
talya, Hong Kong gibi litolojik, yapsal ve iklimsel koullarn kaya dümesi olayn
zorlayc lokasyonlarda youn olarak gerçekletii görülmektedir. A.B.D’de Oregon
Ulatrma Dairesi (ODOT) tarafnda, karayolu güzergahlarnda meydana gelebilecek kaya
dümeleri ile ilgili bir snflama gerçekletirmitir (Pierson and Vickle, 1993), bu snflama
baz alnarak daha sonra Missouri RFHRS, 2003; New York RFHRS, 2002; Tennesse
RFHRS, 2004; Utah RFHRS, 2006; Canada RFHRS, 2004 gibi yerlerde modifiye edilerek
kullanlmtr. Wasoswki ve DelGaudio (2000), talya’da sismik olaylarn kaya dümesi
olayna etkisini kullanarak bir modelleme gerçekletirmitir. Agliardi ve Crosta (2003)
dalk kesimlerdeki kaya dümelerinin doru olarak tahmin edilebilmesi için üç boyutlu
saysal model oluturmaya çalmlardr. Schweigl vd. (2003), Güney talya’da anayolu
etkileyen bir evde oluan kaya dümelerinin benzeimini yaparak jeoteknik özelliklerini
ortaya koymulardr. Chau vd. (2002), Hong Kong’da yapm olduklar çalmada, iki
boyutlu kaya dümesi modellemesinde kullanlan normal ve teetsel geri verme
katsaylarnn bulunmasna yönelik bir çalma yapmtr. Yine Chau vd. (2003), Hong
Kong’da kaya dümesi envanterine dayal olarak iki boyutlu kaya dümesi analizi ile
tehlike deerlendirmesi yapmtr. Kaya dümesi ile ilgili olarak ülkemizde yaplan
çalmalara bakldnda, yaplan çalmalarn çounlukla volkano-sedimanter birimlerden
tüffit ve volkanik birimler içerisinde olduu görülmektedir. Bu tür çalmalardan ilki
saylabilecek olan Doyuran (1976), Kapadokya yöresinde tüf birimlerinden oluan
Ortahisar Kalesinde meydana gelen kaya dümesi olaylarn çevresel jeoloji perspektifinde
ele alm, burada meydana gelen kaya dümelerinin çevreye olan olumsuz etkilerinden
bahsetmitir. Ayn yörede, Tunusluolu ve Zorlu (2009) tarafndan yaplan çalmada kaya
düme problem ele alnm, seçilen farkl profillerde kaya dümesi saysal olarak
modellenerek olas kaya dümesi olaylarnn çevreye hangi ölçekte zarar verebilecei
ortaya konulmutur. Zorlu vd. (2011) tarafndan yine Kapadokya bölgesinde yaplan
çalmada, seçilen be farkl alanda benzer yöntem ve yaklamlar ile kaya düme
5
(2007), Afyonkarahisar kalesinde meydana gelen kaya dümesi olayn incelemi, volkanik
birimlerdeki youn süreksizliklerle denetlenen kaya dümesi probleminin yine çevreye
olan mühendislik etkileri deerlendirilmitir. Binal ve Ercanolu(2010) tarafndan yaplan
çalma Kula (Manisa) yöresinde yüzeylenen volkanotortul birimler içerisinde oluan
jeomorfolojik yaplar olan peribacalarnda meydana gelen kaya dümesi olaylarn saysal
olarak modellemi ve olas mühendislik önlemlerinin neler olabilecei tartlmtr.
Kaya kaymasyla da ilgili literürde oldukça fazla sayda çalma bulunmaktadr.
Literatürde olaslk analizlerinin kullanld ilk çalma olarak MacMahon (1971) örnek
olarak verilmektedir. Hasofer ve Lind (1974), Gelitirilmi Birinci Derece kinci Moment
(AFOSM) yöntemi ilk kez kullarak, kaya evi kaymalarndaki belirsizliklerin giderilmesi
amacyla önerilerde bulunmutur. Hoek ve Bray (1977), düzlemsel ve kama türü kaya evi
yenilmelerinde güvenlik says deerinin hesaplanmas için limit denge yaklamn
kullanarak eitlikler önermitir. Gökçeolu vd. (2000), Ankara, Altnda yöresinde yapm
olduklar çalmada, süreksizlik kontrollü birimlerde olaslk yöntemler kullanarak ev
yenilmelerini incelemitir. Düzgün vd. (2002) yaptklar çalmada, süreksizliklerin kayma
dayanmlarndaki belirsizliklerin kaya ev yenilmeleri üzerindeki etkilerinin belirlenmesini
hedeflemitir. Düzgün ve Bhasin (2009) ylnda Norveç’te yapm olduklar çalmada, bir
kaya evindeki düzlemsel kayma türü yenilmeyi FORM yöntemi ve Barton-Bandis kayma
dayanm kriteri yöntemlerini kullanark olaslksal ve limit denge durumu açsndan
deerlendirmitir. Yine Düzgün vd. (2009) yapm olduklar çalmada Avustralyada yer
alan Kanmantoo madenindeki ev durayll problemlerinin incelenmesi amacyla
AFOSM ve MCS yöntemlerini kullanm ve yenilme olas üzerinde doruk sürtünme açs
deerinin etkisini irdelemitir.
Amasya’da en eski litolojik birimleri metamorfikler oluturmaktadr. Özellikle
güneyde yaylm gösteren ve yüksek kesimlerin anakayasn oluturan Paleozoik’e ait seri,
Alp (1972) ve Karaaliolu (1983) tarafndan yeil ist ve fillat serisi olmak üzere iki ksma
ayrlmaktadr. Metamorfiklere, ayrca ilin dousunda geni alanl olarak rastlanrken,
Amasya ehir merkezi çevresi ile fazla geni alanl olmamakla beraber ilin kuzey ve
6
kuzeydousu ve lyas köyü kuzeyinde belirgin olup, tamam tek kütle durumundadr.
Sahada Jura (Liyas) devri arazileri flilerden olumakta ve Silüriyen öncesi kayalar
üzerinde diskordans bir ekilde bulunmaktadrlar (Zeybek, 1998). Amasya ve çevresinde
en geni yaylma Jura-Kretase yal birimler sahiptir. Sahada, bu döneme ait kalkerler
genellikle metamorfik seriye ait formasyonlar üzerinde parçalar halinde görülmektedir.
(Zeybek, 1998). Bu formasyonun balca yaylm alanlarn ildeki dalk alanlar ve çevresi
ile Amasya ehir merkezi çevresi oluturmaktadr. Amasya’da Eosen’e ait seri, seyrek
olarak araya giren volkanik oluuklar dikkate alnmazsa, konglomera, kumta, kilta,
marn ve kumlu kalker ardalanmasndan oluan fli çökeltisi durumundadr. Neojen,
Karaaliolu’na (1983) göre, önce lagünel, sonra karasal fasiyeste gelimi ve kesin olarak
bilinenleri Miyosen devrine aittir. Daha yal formasyonlar üzerinde uyumsuz olarak
bulunurlar. Saha, Neojen’de volkanik faaliyetlere de sahne olmu ve Neojen volkanitleri
geni alanlara yaylmtr. Volkanitlerin daha çok andezitik, tüf ve aglomeralardan
olumaktadr (Zeybek, 1998). Amasya yöresinde Kuvaterner formasyonlarn alüvyonlar
ve travertenler olmak üzere ikiye ayrmak mümkündür. Alüvyon malzemenin kalnl 10-
70 m arasnda deimekte olup, çounlukla çakl, kum ve kil seviyelerinden olumaktadr.
ekil 4. nceleme alan ve çevresine ait genelletirilmi jeoloji haritas (Bekta vd.,
2001).
birimleri içerisinde yer alan yar kristalize kireçtalar içerisinde gerçeklemektedir. Bunu
yansra, söz konusu kireçtalarnn fiziksel bozunmas sonucunda gelien yamaç molozu
karakterindeki gevek malzemelerde de zemin türü kütle hareketleri de gözlenmektedir.
Erturaç ve Tüysüz, (2010), Amasya ve çevresindeki sismik aktivitenin dalmnn
anlalabilmesi için 1916-1999 tarihleri aralnda MAM-ISC (Tan vd., 2008), 1999-2009
Austos ayna kadar ise KOERI (Kandilli Rasathanesi ve Deprem Aratrma Enstitüsü)
kataloglarndan yararlanlarak bütünleik bir veri seti hazrlandn belirtmitir. Buna
göre, Amasya ve çevresini içerisine alan bir alan için (ekil 5) aletsel dönemde magnitüdü
4’den büyük 40; 5’den büyük 19 deprem gerçeklemitir (ekil 5). Bu depremler ve
magnitüdü 3’den küçük olan depremler belirli bölgelerde younlamaktadr. Amasya ve
çevresinde aletsel dönem içerisinde gerçekleen önemli depremler: 1942 Kzlrmak Vadisi
depremleri (M:5-6);1996 Salhan Vadisi depremi (Mw:5.7) ile 2000 Orta Depremi (Mw:
6.0) olarak belitrilmitir.
ekil 5. Amasya ve çevresinin sismotektonik haritas (Erturaç ve Tüysüz, 2010).
8
4. SAHA VE LABORATUVAR ÇALIMALARI
Yaplan arazi çalmalar sonrasnda Harena Da’n oluturan evde ekil 1’de gösterilen
yenilme problemleri görülmütür. ekil 6’dan de görülecei gibi Harena da
yamaçlarnda hem kaya dümesi hem de kayma eklinde oluabilecek yenilme tehlikeleri
bulunmaktadr.
9
Kaya Düme
10
ve eim açs/eim yönü ve dorultu açs/dorultu yönü, süreksizlik aralklar eklem
pürüzlülük katsays (Joint Roughness Coefficient, JRC), eklem duvar basma dayanm
(Joint Wall Compressive Strength, JCS) özelikleri belirlenmitir. Tablo 1 - 3 yaplan hat
izleme çalmalarndan elde edilen verileri içermektedir. ekil 7-10 ise süreksizlik
setlerinin eim ve dorultu özelliklerini göstermektedir.
ekil 7. Kesit 1’deki süreksizlik (tabaka) takmlar (064 0 /42
0 )
11
ekil 8. Kesit 1’deki süreksizlik (eklem) takmlar (175 0 /75
0 ve 237
0 )
ekil 9. Kesit 2’deki süreksizlik (eklem) takmlar (180 0 /73
0 , 094
0 /81
0 )
12
ekil 10. Kesit 3’deki süreksizlik (eklem) takmlar (146 0 /74
0 , 213
0 /46
0 )
ekiller 7-10’dan da görülecei gibi bölgede üç ana süreksizlik takm
bulunmaktadr. Kesit 1’deki hakim süreksizlik takmlarnn eim ve dorultular 064 0 /42
0 ,
0 /66
0 dir. Kesit 2’deki hakim süreksizlik takmlarnn eim ve dorultular
ise 180 0 /73
ve dorultular ise 146 0 /74
0 , 213
0 /46
düzlemlerinden oluan süreksizlikleri kaya dümesi ve kaymas oluturacak geometride
kaya bloklar olumasn salamaktadr.
13
Tablo 1. Kesit 1’deki hat izleme yöntemi sonras toplanan süreksizlik verisi
No. Aralk Litoloji Eim Yönü Eim Süreksizlik Tipi JRC Schmidt Hammer
Deerleri
Dolgu
Durumu
Kalnl
(mm)
36 0 Tabaka - 26-38-42 - -
0 Tabaka - 34-26 Kalsit 190
3 285 Kireçta 072 0 40
0 Tabaka - 29 Kalsit 5
4 340 Kireçta 072 0 40
0 Tabaka - 34 - -
0 Tabaka - 27 Kalsit 10
6 542 Kireçta 064 0 47
0 Tabaka - 40 - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - 50-30 Kalsit 30
9 1100 Kireçta 060 0 52
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - 18 - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - 48-34 Kalsit 10
15 1930 Kireçta 064 0 45
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
Tablo 1’in devam
No. Aralk Litoloji Eim Yönü Eim Süreksizlik Tipi JRC Schmidt Hammer
Deerleri
Dolgu
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
0 Tabaka - - - -
Bu kesitte hat izleme yöntemi için eriilemeyen ve eimi/dorultusu 175 0 /75
0 ve 237
16
Tablo 2. Kesit 2’deki hat izleme yöntemi sonras toplanan süreksizlik verisi
No. Aralk Litoloji Eim Yönü Eim Süreksizlik Tipi JRC Schmidt Hammer
Deerleri
Dolgu
Durumu
Kalnl
(mm)
0 Tabaka - 20-25-40 Kalsit 5-10
2 400 Kireçta 100 0 86
0 Eklem - 30-39 Kalsit 20
3 400 Kireçta 200 0 65
0 Eklem - 22—24-38 Kalsit 20
4 1090 Kireçta 040 0 55
0 Tabaka - 33-36-43 Kalsit 20
5 1190 Kireçta 093 0 85
0 Eklem - 43-38 Kalsit 10
6 1640 Kireçta 020 0 84
0 Eklem - 34-37-39 - -
0 Eklem - 27-38-39-40 - -
Bu kesitte hat izleme yöntemi için eriilemeyen ve eimi/dorultusu 180 0 /73
0 ve süreksizlik aral 1.5 m olan paralel bir
eklem takm bulunmaktadr.
17
Tablo 3. Kesit 3’ün tounda hat izleme yöntemi sonras toplanan süreksizlik verisi
No. Aralk Litoloji Eim Yönü Eim Süreksizlik
Tipi JRC
3 100 Kireçta 142 80 Eklem - - Kalsit 10
4 65 Kireçta 20 45 Tabaka - 24 - -
5 100 Kireçta 152 72 Eklem - 20-21-40 Kalsit 60
6 120 Kireçta 148 75 Eklem - - - -
7 100 Kireçta 145 70 Eklem - - - -
8 50 Kireçta 25 40 Tabaka - - Kalsit 30
9 90 Kireçta 30 35 Tabaka - - - -
10 90 Kireçta 140 78 Eklem - - - -
11 60 Kireçta 28 33 Tabaka - - - -
12 50 Kireçta 33 34 Tabaka - - - -
13 140 Kireçta 153 74 Eklem - - - -
14 60 Kireçta 25 45 Tabaka - - Kalsit -
15 Yüzeye Kireçta 200 50 Eklem - 22-22-24-34-42- - -
18
19
tarafndan önerilen snflandrmaya gore JRC deerlerinin bulunmas için süreksizlik
yüzeyleri bir kada çizilerek deerler Barton and Choubey (1977)’de verilen deerler ile
karlatrlmtr. Tablo 4’de elde edilen JRC deerlerinin istatistiksel özeti verilmitir.
JRC deerlerinin istatistiksel dalm Easyfit yazlm kullanlarak analiz edilmi ve
lognormal dalm gösterdii saptanmtr (ekil 11).
Tablo 2. JRC deerlerinin özet istatistikleri
statistik Deer
Eklem duvar basma dayanm (joint wall compressive strength, JCS) deerlerinin
bulunmas için Schmidt çekici deneyleri yaplmtr ve Tablo 5’de sonuçlar verilmitir.
JCS deerleri için yaplan dalm analizinde ise JCS deerlerine Beta dalmnn uyduu
görülmütür (ekil 12).
statistik Deer
Süreksizlikleri temel sürtünme açsnn bulunma için be adet direk kesme deneyi
palmtr. Numuneler S_2, S_3, S_4, S_5 ve S_7’de yaplan deneyler sonrasnda her
numune için sras ile temel sürtünme açlar, 32.09, 32.23, 29.16, 33.48 ve 29.01 derece
olarak bulunmutur. ekiller 13-15’de S_2 numunesi için elde edilen eriler farkl normal
gerilmeler için verilmitir. Burada S_2, S_3, S_4, S_5 ve S_7 nolu numuneler yapay
kesme yüzeleri içermektedir ve ekiller 8-10’da verilen grafiklerin tamam elde edilerek
temel sürtünme açlar bulunmutur.
ki adet doal süreksizlik üzerinde de direk kesme deneyleri yaplmtr. ekiller
11-13’de elde edilen eriler verilmitir.
Probability Density Function
ekil 13. S_2 numunesi için farkl normal gerilmelerde kesme Gerilmesi/Deplasman erisi
ekil 14. S_2 numunesi için normal ve kesme gerilmesi dorusu
23
ekil 15. S_2 numunesi için normal gerilme- kesme katl eirisi
ekil 16. N_1 numunesi için kesme gerilmesi/ deplasman erisi
24
ekil 17. N_1 numunesi için normal gerilme -kesme gerilmesi ilikisi
ekil 18. N_2 numunesi için normal gerilme- kesme katl eirisi
Tüm bunlara ek olarak iki adet deformasyon deneyi yaplm ve birinci numune için elastik
modülü, tek eskenli basma dayanm ve Poisson oran 25.15 GPa, 90.28 MPa and 0.1 ve
25
ikinci numune için ise 28 GPa, 95.26 MPa and 0.116 elde edilmitir. ekil 19’da
deformasyon deneyleri sunucu verilmitir.
5. EV DURAYLILII ANALIZLERI
Harena Da’ndan yer alan ve ekil 6’da da gösterilen ev durayll problemleri
içinde analiz için arkeolojik ve turistik önemi de dikkate alnarak kral mezar ksmnn
olasla dayal numerik analiz yöntemi ile analizi uygun bulunmutur. Söz konusu kral
mezar günlük yüzlerce ziyaretçi almakta ve yapnn altnda bir kayma olduunda zarar
görecek restoran, otel, dükkan vb. kent elemanlar bulunmaktadr. Kral mezarnn altnda
düen kaya bloklar gözlenmi ve halihazrda askda bulunan ve düme tehlikesi
yaratabilecek baka bloklar da bulunmaktadr. ekil 20’de düen ve asl duran bloklar
gösterilmektedir.
için numerik modellemenin ayrk elemanlar medotu ile yaplmasnn en uygun yaklam
olduu deerlendirilmitir.
26
Analizi yaplan kaya mezar yaps kireç tanda oyulmu bir açklktr ve biri tabaka
eimi dieri de dik eklem takmlarndan olumu iki hakim süreksizlik ile kesilmitir. Bu
süreksizlikler yapda düzlemsel kayma eklinde bir yenilmenin oluumunu
hazrlamlardr. ekil 21’de modellenen kaya mezar gösterilmitir.
ekil 20. Kral mezar yaps civarnda düen ve asl duran bloklar
27
5.1.Model Oluturma
çkarabilmek için yapdaki önemli noklatalrn GPS ile koordinatlar belirlenmitir. Kral
mezar için oluturulan geometrik model ekil 22’de verilmitir. Tablo 6’da ise modeli
oluturan süreksizliklerin özellikleri verilmitir.
Tablo 6. Kral mezarndaki süreksizliklerin özellikleri
Tabaka Eklem 1 Eklem 2 Eklem 3
Eim ( 0 ) 35
kral mezar geometrisi verilmitir. Burada snr durumlarnda hz sfr olarak alnmtr.
29
ekil 23. 3DEC’de analiz edilmek üzere sadeletirilen kral mezar yaps
5.2.Deformasyon Modeli ve Kaya Malzemesi Parametrelerinin Seçilmesi
3DEC’de analizleri yaplmaz için salam kaya malzemesi ve süreksizliklerin
dayanm özelliklerinin ve deformasyon modellerinin belirlenmesi gerekmektedir.
Deformasyon modeli deformasyon ve gerilme arasndaki matematiksel ilikidir. Karal
mazar yaps yüzeyde ve düük normal gerilmeler etkisinde olduundan elastik Hook
yasas salam kaya malzemesi için deformasyon modeli olarak seçilmitir. Kaya
malzemesinin bu yasaya gore modellenmesi için kayann younluu, skma modülü (K)
ve kesme modülü (G) deerlerinin bulunmas gerekir. K ve G deerleri ise Young modülü
ve Poisson oranndan bulunur. Laboratuvar çalmalarndan Young modülü ve Poisson
oran sras ile 26.5 GPa, and 0.11 olarak bulunmutur. Bu deerlere karlk gelen K ve G
deerleri 11.32 GPa and 11.94 GPa’dr. Kayann younluu ise 2600 Kg/m 3 .
ekil 24’de 3DEC’de analiz edilen süreksizlikler gösterilmektedir. ekil 24’den de
görülecei gibi toplan 14 adet süreksizlik analiz edilmitir. Analizlerde süreksizliklerin
plastik davran gösterdii arazi gözlemlerine dayanarak kabul edilmitir. ekil 24’de
30
verilmemitir. Geri kalan tüm süreksizlikler için ise Coulomb kayma modeli kullanlmtr.
ekil 24. Analiz edilen 14 adet süreksizlik
3DEC modellemesinde modelin koturumadan önce limit dengeye ulamas
gerekmektedir. Bu amaçla balangç normal yüklemesinde yüksek ks, kn, kohezyon,
çekme gerilmesi ve sürtünme açs deerleri verilerek modelin elastik olarak davranarak
dengeye ulamas salanmtr.
süreksizlik mekanik özellikleri verilerek yap davran gözlenir. Ancak bilindii gibi kral
mezar yapsn oluturan süreksizlik ve kaya malzemesinin mekanik özellikleri
deikenlik gösterdiinden belirsilik içermektedir. Bu nedenle numeric analizlerin olas
malzeme ve süreksizlik kombinasyonlar için yaplarak yenilme olaslnn bulunmas
daha gerçekçi kararlar alnmasna olanak salayacaktr. Kral mezar yapsnda kayma
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
31
olaslnn bulunmas için farkl JRC, JCS, temel sürtünme açs ve kohezyon deerleri
kombinasyonlar ile modeler üretilerek rassallk salanm ve bu rassala gore kayma
olasl belirlenmitir.
Birinci grup analizlerde JRC rassal deiken olarak kabul edilmi ve JCS ve
sürtünme açs deterministic parametreler olarak alnm ve kohezyonun sfr deeri için
analizler yaplmtr.
kinci grup analizlerde ise eklemlerde dolgu malzemesi etkisinin görülmesi için
modellere kohezyon eklenmitir. Bu analizlerin ilk grubunda temel sürtünme açs 33 0 ,
JCS=50 MPa ve 70 MPa olarak alnm ve farkl JRC ve kohezyon deerleri için analizler
yaplmtr. Analizlerin ikinci grubunda ise temel sürtünme açs (TSA)30 0 , JCS=70 MPa
olarak alnm ve farkl JRC ve kohezyon deerleri için analizler gerçekletirilmitir.
Sonuç olarak bu analiz kombinasyonlar ortaya çkabilecek olas parametre
deerlerine gore kral mezar yapsnn durayllk durumu için rassal olarak ortaya
çkabilecek durumlarn bir örneklemesini oluturmaktadr. Rassal örneklemeler için göz
önüne alnan durumlar özet olarak öyledir:
1. C=50 kPa, TSA=33 0 ve JCS=70 MPa
2. C=50 kPa, TSA =33 0 ve JCS=50 MPa
3. C=100 kPa, TSA=330 ve JCS=70 MPa
4. C=150 kPa, TSA =33 0 ve JCS=70 MPa
5. C=200 kPa, TSA =33 0 ve JCS=70 MPa
6. C=300 kPa, TSA =33 0 ve JCS=70 MPa
7. C=500 kPa, TSA =33 0 ve JCS=70 MPa
8. C=50 kPa, TSA =30 0 ve JCS=70 MPa
32
9. C=100 kPa, TSA =30 0 ve JCS=70 MPa
10. C=150 kPa, TSA =30 0 ve JCS=70 MPa
11. C=200 kPa, TSA =30 0 a TSA JCS=70 MPa
12. C=300 kPa, TSA =30 0 ve JCS=70 MPa
13. C=500 kPa, TSA =33 0 ve JCS=70 MPa
ekil 25’de metodolojik yaklam verilen yöntemle olaslk deerleri belirlenmitir. Bu
metodolojide 3DEC’de halihazrda var olan yaklamlar yeterli olmadndan 3DEC’in
yazlm dili olan FISH’de kodlamalar yaplmtr. ekil 25’de verilen metodolojiden de
görülecei gibi modelde anlk normal gerilme, kohezyon, sürtünme açs ve Ks
deerlerinin her sürtünme açs için hesaplanmas gerekmektedir. Sözgelimi, süreksizlik 5
anlk normal gerilme, kohezyon, sürtünme açs, tepe dürtünme deplasman ve Ks deerleri
sras ile 0.197149 MPa, 53.56 0 , 0.1547 MPa, 0.03423 m ve 12.32 MPa/m için
bulunmutr. Benzer ekilde yukarda verilen rassal örneklem için tüm hesaplamalar
yaplmtr.
33
5.4.Sonuçlar
Her rassal örneklem için elde edilen sonuçlar ve deerlendirmeleri aada verilmitir:
1. C=50 kPa, TSA=33 0 ve JCS=70 MPa
Bu durumda, farkl JRC deerleri için modeli çaltrmak amacyla kohezyon 50 kPa
olarak eklenmitir. Belirli bir JRC deeri Ks ve her bir süreksizliin kesme dayanmn
34
deitirmektedir. C= 50 kPa için JRC 15, 13, 11, 10 verilmitir. JRC’nin 15, 13, 11 olduu
durumlarda kesme yerdeitirmeleri izin verilebilir kesme yerdeitirmesi (δdoruk) ile
karlatrldnda çok küçüktür. Bununla birlikte, JRC 11’den daha düük deerde
olduunda süreksizlik no. 1, 2, 3, 4, 7, 11, 12 dikkate deer biçimde yer deitirmektedir.
Buna karn süreksizlik no 5, 6, 8, 9, 10, 13, ve 14 δdoruk deerinden daha az miktarda
yerdeitirme göstermitir. Dolaysyla, ayet kesme yerdeitirmesi δdoruk ‘dan daha büyük olmas
yenilme olarak isimlendirildii düünülürse JRC=11, C=50 kPa olmas durumunda süreksizlikler
içinsnr durum koulu olarak deerlendirilebilir. Tablo 7, her bir süreksizlik için Ks için
hesaplanan deerleri, kesme yerdeitirmesi ve doruk kesme yerdeitirmesi deerlerini
göstermektedir.
ekil 26’dan ekil 38’e ondört süreksizlik için JRC=10 koulundaki kesme yerdeitirmelerini
göstermektedir. Ayn zamanda, Ek B’deki ekil B1’den B13’e JRC=11 deeri için herbir
süreksizliin kesme yerdeitirme geçmiini ifade etmektedir.
Süreksizlik no 1, 2, 3, 4, 7, 11, 12 için bu gerçekliin snr denge koulu JRC=11
olduundan, bu süreksizliklerin yenilme olas JRC’nin Lognormal dalm için9.1
ortalama ve 6.68 standart sapma ile %76.26’dr.
ekil 26. JCS=70, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda Süreksizlik no
1 için kesme yerdeitirmesi.
35
ekil 27. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 2 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 28. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 3 için kesme yerdeitirmesi.
36
ekil 29. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 4 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 30. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 5 için kesme yerdeitirmesi.
37
ekil 31. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 6 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 32. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 7 için kesme yerdeitirmesi.
38
ekil 33. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 8 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 34. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 9 için kesme yerdeitirmesi.
39
ekil 35. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 10 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 36. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 11 için kesme yerdeitirmesi.
40
ekil 37. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 12 için kesme yerdeitirmesi.
ekil 38. JCS=70 MPa, C=50 kPa, Φ=33 0 ve JRC=10 koulunda
Süreksizlik 13 için kesme yerdeitirmesi.
41
Tablo 7. Barton modelinin sürtünme= 33, kohezyon=0.05 MPa, farkl JCS, JRC ve Ks için Kesme deformasyonu, doruk kesme deformasyonu
*Denge olmamas durumunda ** Denge durumunda Süreksizlik ID
K o
h ez
y o
C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
D u
ru m
1 1
0.03
3
0.023
0.02
3
Ks
(MPa/m
13.0
6
3.65 5.53 8.22 10.87 13.68 2.65 3.65 3.23 6.31 7.23 9.04 15.52
21.8
4
14.0
1
3.95 5.96 8.75 11.51 14.41 2.84 3.9 3.47 6.79 7.77 9.62 16.46
22.9
9
42
7 0
1 0
δ(m) 0.505 0.177 0.16 0.176 0.025 0.0001 0.166 0.023 2.9e-6 0.0197 0.148 0.167 0.021
7.9e-
5
** δdoruk (m) 0.006 0.036 0.04 0.035 0.034 0.0342 0.073 0.07 0.0623 0.0288 0.0265 0.032 0.022 0.022
Ks
(MPa/m)
12.8 3.57 5.47 8.17 10.86 13.73 2.61 3.62 3.19 6.22 7.13 8.99 15.48 21.94
1 1
3.7e-
5
0.001
4.5e-
5
** δdoruk (m) 0.006 0.037 0.04 0.036 0.035 0.036 0.075 0.072 0.0643 0.0297 0.0273 0.033 0.023 0.023
Ks
(MPa/m)
13.15 3.7 5.65 8.42 11.17 14.08 2.7 3.73 3.29 6.43 7.37 9.26 15.93 22.5
1 3
1.8e-
5
3.5e-
5
1.5e-
5
** δdoruk (m) 0.006 0.039 0.04 0.038 0.037 0.037 0.08 0.076 0.0679 0.0314 0.0289 0.035 0.024 0.024
Ks
(MPa/m)
89.44 4.83 7.03 10.22 13.29 16.49 3.39 4.57 4.12 8.11 9.26 11.23 19.07 26.27
43
2. C=50 kPa, TSA=33 0 ve JCS=50 MPa
Modelde JCS’nin deiim etsinin incelemek için JCS deerleri ayn
zamanda 50 MPa’a kadar düürülmütür. Tablo 8 bu kouldaki her bir
süreksizliin kesme yerdeitirmesini göstermektedir. Bu durum için 12’den
küçükolan JRC kesme yerdeitirmesine ve Barton ile tahmin edilen doruk
kesme yerdeitirmesi ile karlatrlmasna dayanan snr koul fonksiyonu
olarak düünülebilir.
Süreksizlik no 1, 2, 3, 4, 7, 11, 12 için bu örnekte snr denge koulu
JRC=12 olduu için bu süreksizliklerin yenilme olasl %81.75’dir.
Örnek no 1 ve 2’nin karlatrmas ile sabit C=50 kPa, TSA=33 0 ve JCS 70
MPa’dan 50 MPa’a düürülmü JCS koulu altnda yenilme olasnn yaklak
%5.5 artt görülmektedir.
3. C=100 kPa, TSA=33 0 ve JCS=70 MPa
Bu durumda, farkl JRC deerleri için modeli çaltrmak maksadyla 100
kPa’lk kohezyon deeri eklenmitir. C=100 kPa için JRC deerleri olarak modele
2, 3, 5, 9, 9.8 and 10 deerleri verilmitir. JRC’nin 9.8 ve 10 deerleri için kesme
yerdeitirmeleri izin verilebilir kesme yerdeitirmelerine kyasla çok düüktür.
Bununla beraber JRC’nin 9.8’den düük olmas durumuda süreksizlik no. 1, 2, 3, 4,
5, 7, 8, 10, 11, 12, 13’de dikkate deer olarak yerdeitirmitir. Bunun yansra,
süreksizlik no 6 ve 14 tahmin edilen doruk kesme yer deitirmesinden daha az yer
deitirmitir. Dolaysyla, kesme yerdeitirmesinin doruk kesme
yerdeitirmesinden büyük olmasnn yenilme olarak isimlendirildii
düünüldüünde JRC=9.8 bu örnek için süreksizliimiz için snr denge kriteri
olarak düünülebilir.
Bu örnek için snr denge koulu süreksizlik no 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 12, 13
için JRC=9.8 olduundan, bu süreksizliklerin yenilme olaslklar %68.07’dir.
Örnek no 1 ve 3’ün karlatrmas ile sabit JCS 70 MPa, TSA= 33 0 ve 50
kPa’dan 100 kPa’arttrlm kohezyon koulu altnda yenilme olasnn yaklak
%8.2 azald görülmektedir.
44
4. C=150 kPa, TSA=33 0 ve JCS=70 MPa
Bu durumda, farkl JRC deerleri için modeli çaltrmak maksadyla 150
kPa’lk kohezyon deeri eklenmitir. C=150 kPa için JRC deerleri olarak modele
7, 7.4, 8 ve 9 deerleri verilmitir. JRC=9 deeri için tüm süreksizliklerin
yerdeitirmeleri ihmal edilmitir. Bunun yansra, JRC’nin 7.4 ve 8 deeri için
yalnzca süreksizlik no. 1, tahmin edilen doruk kesme yerdeitirmesinden daha
fazla yer deitirmitir. Bununla birlikte, JRC deeri 7.4’den daha az bir deer
aldnda 6,9 ve 14 nolu süreksizliklerin dndaki dier tüm süreksizliklerin
dikkate deer biçimde yer deitirdikleri görülmütür. Dolaysyla, kesme
yerdeitirmesinin doruk kesme yerdeitirmesinden büyük olmasnn yenilme
olarak isimlendirildii düünüldüünde süreksizlik no 1 için JRC=9, ve süreksizlik
no 6,9 ve 14 haricinde dier tüm süreksizlikler için JRC=7.4 bu örnek için snr
denge kriteri olarak düünülebilir. Tablo 5.3, her bir süreksizlik için kesme
yerdeitirmesi, doruk kesme yerdeitirmesi ve Ks için hesaplanan deerleri
göstermektedir.
Bu örnekte süreksizlik no 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 12, 13 için snr denge
koulu JRC=7.4 olduundan, söz konusu süreksizliklerin yenilme olasklar
%41.47’dir.
Örnek no 3 ve 4’ün karlatrmas ile sabit JCS= 70 MPa, TSA= 33 0 ve 100
kPa’dan 150 kPa’arttrlm kohezyon koulu altnda yenilme olasnn yaklak
%26.6 azald görülmektedir.
45
Tablo 8. Sürtünme =33 0 , kohezyon= 0.15 MPa, JCS= 70 MPa ve farkl JRC deerleri ve herbir süreksizlik için çatlak kesme
katl için kesme deformasyonu ve Barton’un doruk kesme deformasyonu deerleri.
*Denge olmamas
C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
D u
ru m
Ks
(MPa/
m)
31.45 6.33 7.73 10.4 12.9 15.52 3.84 4.78 4.6 9.37 10.51 11.39
18.7
2
24.64
0.02
0
0.020
Ks
(MPa/
m)
31.07 6.3 7.74 10.43 12.95 15.6 3.83 4.79 4.6 9.36 10.51 11.42 18.8 24.77
46
8
0.02
1
0.021
Ks
(MPa/
m)
30.58 6.27 7.77 10.5 13.07 15.76 3.84 4.82 4.62 9.37 10.53 11.51
18.9
6
0.02
2
0.022
Ks
(MPa/
m)
29.9 6.31 7.97 10.86 13.56 16.38 3.93 4.97 4.73 9.57 10.77 11.9
19.6
6
26.01
47
5. C=200 kPa, TSA=33 0 ve JCS=70 MPa
Bu durumda, farkl JRC deerleri için modeli çaltrmak maksadyla 200
kPa’lk kohezyon deeri eklenmitir. C=200 kPa için JRC deerleri olarak modele
2, 5, ve 7 deerleri verilmitir. JRC=7 deeri için tüm süreksizliklerin
yerdeitirmeleri ihmal edilmitir. Bunun yansra, JRC’nin 5 deeri için yalnzca
süreksizlik no. 1, tahmin edilen doruk kesme yerdeitirmesinden daha fazla yer
deitirmitir. Bununla birlikte, JRC deeri 5’den daha az bir deer aldnda 6,9
ve 14 nolu süreksizliklerin dndaki dier tüm süreksizliklerin dikkate deer
biçimde yer deitirdikleri görülmütür. Dolaysyla, kesme yerdeitirmesinin
doruk kesme yerdeitirmesinden büyük olmasnn yenilme olarak isimlendirildii
düünüldüünde süreksizlik no 1 için JRC=7, ve süreksizlik no 6, 9 ve 14 haricinde
dier tüm süreksizlikler için JRC=5 bu örnek için snr denge kriteri olarak
düünülebilir. Tablo 5.4, her bir süreksizlik için kesme yerdeitirmesi, doruk
kesme yerdeitirmesi ve Ks için hesaplanan deerleri göstermektedir.
Bu örnekte süreksizlik no 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 12, 13 için snr denge
koulu JRC=5 olduundan, söz konusu süreksizliklerin yenilme olasklar
%18.88’dir.
Örnek no 1 ve 5’in karlatrmas ile sabit JCS= 70 MPa, TSA= 33 0 ve 50
kPa’dan 200 kPa’arttrlm kohezyon koulu altnda yenilme olasnn yaklak
%57 azald görülmektedir.
48
Tablo 9. Sürtünme =33 0 , kohezyon= 0.20 MPa, JCS= 70 MPa ve farkl JRC deerleri ve herbir süreksizlik için çatlak kesme katl için
kesme deformasyonu ve Barton’un doruk kesme deformasyonu deerleri
*Denge olmamas
C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
D u
ru m
14.9
1
11.8
9
*
*
11.3
2
21.2
5
27.17
50
6. C=300 kPa, TSA=33 0 ve JCS=70 MPa
Bu durumda, farkl JRC deerleri için modeli çaltrmak maksadyla 300
kPa’lk kohezyon deeri eklenmitir. C=300 kPa ve JRC=7 deeri için tüm
süreksizliklerin yerdeitirmeleri JRC deeri 2’den büyük olduu için ihmal
edilebilir. Dolaysyla C=300 kPa için model güvenli olarak isimlendirilebilir ve
yenilme olasl 0’dr. Tablo 5.5, her bir süreksizlik için kesme yerdeitirmesi,
doruk kesme yerdeitirmesi ve Ks için hesaplanan deerleri göstermektedir.
7. C=500 kPa, TSA=33 0 ve JCS=70 MPa
Bu durumda, farkl JRC deerleri için modeli çaltrmak maksadyla 500
kPa’lk kohezyon deeri eklenmitir. C=500 kPa ve JRC=2 ve 5 deeri için tüm
süreksizliklerin yerdeitirmeleri JRC deeri 2’den büyük olduu için ihmal
edilebilir. Dolaysyla C=500 kPa için model güvenli olarak isimlendirilebilir ve
yenilme olasl 0’dr. Tablo 5.6, her bir süreksizlik için kesme yerdeitirmesi,
doruk kesme yerdeitirmesi ve Ks için hesaplanan deerleri göstermektedir.
51
Tablo 10. Sürtünme =33 0 , kohezyon= 0.30 MPa, JCS= 70 MPa ve JRC=2 deerleri ve herbir süreksizlik için çatlak kesme katl için
kesme deformasyonu ve Barton’un doruk kesme deformasyonu deerleri
*Denge
olmamas
durumunda
C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
D u
ru m
0 .3
k P
39.8
8
52
Tablo 11. Sürtünme =33 0 , kohezyon= 0.50 MPa, JCS= 70 MPa ve JRC=2 ve 5 deerleri ve herbir süreksizlik için çatlak kesme
katl için kesme deformasyonu ve Barton’un doruk kesme deformasyonu deerleri.
*Denge olmamas
C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
D u
ru m
109.
5
18.9
6
19.4
2
23.1
2
25.7
9
28.
37
9.99
11.
16
11.
8
24.
97
27.
47
25.1
7
38.
64
44.39
54
8. C=50 kPa, TSA=30 0 ve JCS=70 MPa
Bu durumda, farkl JRC deerleri için modeli çaltrmak maksadyla 50
kPa’lk kohezyon deeri eklenmitir. C=50 kPa ve TSA=30 0 için JRC deerleri
olarak modele 11 ve 12 verilmitir. JRC=12 deeri için kesme yerdeitirmeleri
izin verilebilir doruk kesme yerdeitirmesine göre çok küçüktür. Bunun yansra,
JRC deeri 11’e dütüü zaman süreksizlik no. 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 12 ve 13
dikkate deer biçimde yer deitirmitir. Bununla birlikte, süreksizlik no 6, 9 ve 14
tahmin edilen doruk kesme yerdeitirmesinden daha az yerdeitirmitir.
Dolaysyla, kesme yerdeitirmesinin doruk kesme yerdeitirmesinden büyük
olmasnn yenilme olarak isimlendirildii düünüldüünde süreksizlik no 1 için
JRC=12, C=50 kPa ve TSA=30 0 olmas durumunda bu örnek için snr denge
kriteri olarak düünülebilir. Tablo 5.7, her bir süreksizlik için kesme
yerdeitirmesi, doruk kesme yerdeitirmesi ve Ks için hesaplanan deerleri
göstermektedir.
Bu örnekte süreksizlik no 1, 2, 3, 4, 7, 11, 12 için snr denge koulu JRC=12
olduundan, söz konusu süreksizliklerin yenilme olasklar %81.75’dir.
Örnek no 1 ve 8’in karlatrmas ile sabit JCS= 70 MPa, C=50 kPa ve
TSA’nn 33 0 ’den 30
0 ’ye azaltlmas koulu altnda yenilme olasnn yaklak %5
artt görülmektedir.
55
Tablo 12. C=0.05 MPa, JCS=70 ve farkl JRC deerleri için kesme deformasyonu,izin verilebilir doruk kesme deformasyonu
ve herbir süreksizlik için çatlak kesme katl deerleri
*Denge
olmamas
durumunda
C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
D u
ru m
0 .0
5 M
P a
3 0
7 0
1 1
9. C=100 kPa, TSA=300 ve JCS=70 MPa
Bu durumda, farkl JRC deerleri için modeli çaltrmak maksadyla 100
kPa’lk kohezyon deeri eklenmitir. C=100 kPa ve TSA=30 0 için JRC deerleri
olarak modele 10, 10.5 ve 11 verilmitir. JRC=10.5 ve 11 deeri için kesme
yerdeitirmeleri izin verilebilir doruk kesme yerdeitirmesine göre çok küçüktür.
Bunun yansra, JRC deeri 10’a dütüü zaman süreksizlik no. 1, 2, 3, 4, 7, 8, 10,
11 and 12 dikkate deer biçimde yer deitirmitir. Bununla birlikte, süreksizlik no
6, 9, 13 ve 14 tahmin edilen doruk kesme yerdeitirmesinden daha az
yerdeitirmitir. Dolaysyla, kesme yerdeitirmesinin doruk kesme
yerdeitirmesinden büyük olmasnn yenilme olarak isimlendirildii
düünüldüünde süreksizlik no 1 için JRC=10.5, C=100 kPa ve TSA=30 0 olmas
durumunda bu örnek için snr denge kriteri olarak düünülebilir. Tablo 5.8, her bir
süreksizlik için kesme yerdeitirmesi, doruk kesme yerdeitirmesi ve Ks için
hesaplanan deerleri göstermektedir.
Bu örnekte süreksizlik no 1, 2, 3, 4, 7, 11, 12 için snr denge koulu JRC=10.5
olduundan, söz konusu süreksizliklerin yenilme olasklar %73.08’dir.
Örnek no 3 ve 9’un karlatrmas ile sabit JCS= 70 MPa, C=100 kPa ve
TSA’nn 33 0 ’den 30
0 ’ye azaltlmas koulu altnda yenilme olasnn yaklak %
4-5 artt görülmektedir.
Örnek no 8 ve 9’un karlatrmas ile sabit JCS= 70 MPa, TSA= 30 0 ve
kohezyonun 50 kPa’dan 100 kPa’a arttrlmas koulu altnda yenilme olasnn
yaklak % 8 azald görülmektedir.
10. C=150 kPa, TSA=30 0 ve JCS=70 MPa
Bu durumda, farkl JRC deerleri için modeli çaltrmak maksadyla 150
kPa’lk kohezyon deeri eklenmitir. C=150 kPa ve TSA=30 0 için JRC deerleri
olarak modele 9.5 verilmitir. JRC=9.5 deeri için kesme yerdeitirmeleri
süreksizlik no 1 hariç hepsinde izin verilebilir doruk kesme yerdeitirmesine göre
çok küçüktür. Dolaysyla, kesme yerdeitirmesinin doruk kesme
yerdeitirmesinden büyük olmasnn yenilme olarak isimlendirildii
düünüldüünde JRC=10, C=150 kPa ve TSA=30 0 olmas durumunda bu örnek
için snr denge kriteri olarak düünülebilir. Tablo 5.9, her bir süreksizlik için
57
deerleri göstermektedir.
Bu örnekte süreksizlik no 1, 2, 3, 4, 7, 11, 12 için snr denge koulu
JRC=10 olduundan, söz konusu süreksizliklerin yenilme olasklar % 69.57’dir.
Örnek no 4 ve 10’un karlatrmas ile sabit JCS= 70 MPa, C=150 kPa ve
TSA’nn 33 0 ’den 30
0 ’ye azaltlmas koulu altnda yenilme olasnn yaklak %
28 artt görülmektedir.
Örnek no 9 ve 10’un karlatrmas ile sabit JCS= 70 MPa, TSA= 30 0 ve
kohezyonun 100 kPa’dan 150 kPa’a arttrlmas koulu altnda yenilme olasnn
yaklak % 3 azald görülmektedir.
58
Tablo 13. C=0.1 MPa, JCS=70 MPa, TSA=30 0 ve farkl JRC deerleri için kesme deformasyonu, izin verilebilir doruk kesme deformasyonu ve
herbir süreksizlik için çatlak kesme katl deerleri.
*Denge olmamas
C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
D u
ru m
0 .1
M P
0.000
*
*
δdoruk
(m)
0.00
6
0.036 4e-2 0.035 0.034 0.034 0.073 0.07 0.062 0.029 0.026 0.032 0.022 0.022
Ks
(MPa
/m)
20.6
6
4.69 6.29 8.85 11.3 13.89 3.07 4.01 3.71 7.42 8.40 9.71 16.29 22.10
1 0
δdoruk
(m)
0.00
6
0.036 0.039 0.036 0.035 0.035 0.074 0.071 0.063 0.029 0.027 0.033 0.023 0.023
Ks
(MPa
20.7
4
4.76 6.41 9.03 11.53 14.16 3.13 4.08 3.78 7.55 8.56 9.90 16.62 22.53
59
/m)
9.5e-
5
0.000
2
1e-5
0.000
2
7.9e-
5
δdoruk
(m)
0.00
6
0.037 0.04 0.036 0.035 0.035 0.075 0.072 0.064 0.03 0.027 0.033 0.023 0.023
Ks
(MPa
/m)
20.9
2
4.85 6.55 9.23 11.78 14.46 3.19 4.18 3.86 7.71 8.74 10.12 16.98 23
60
Tablo 14. C=0.15 MPa, JCS=70 MPa, ve JRC= 9.5 deerleri için kesme deformasyonu, izin verilebilir doruk kesme deformasyonu ve
herbir süreksizlik için çatlak kesme katl deerleri.
*Denge
olmamas
durumu
C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
D u
ru m
0 .1
5 M
P a
7 0
3 0
9 .5
δ(m) 0.01
61
11. C=200 kPa, TSA=30 0 ve JCS=70 MPa
Bu durumda, farkl JRC deerleri için modeli çaltrmak maksadyla 200
kPa’lk kohezyon deeri eklenmitir. C=200 kPa ve TSA=30 0 için JRC deerleri
olarak modele 5, 7 ve 8 verilmitir. JRC=8 deeri için kesme yerdeitirmeleri izin
verilebilir doruk kesme yerdeitirmesine göre çok küçüktür. Bunun yansra, JRC
deeri 7’ye dütüü zaman sadece süreksizlik no 1 ve JRC 8’e dütüü zaman
süreksizlik no 1, 3, 4, 7, 11 ve 12 dikkate deer biçimde yer deitirmitir. Bununla
birlikte, süreksizlik no 6, 9, 13 ve 14 tahmin edilen doruk kesme
yerdeitirmesinden daha az yerdeitirmitir. Dolaysyla, kesme
yerdeitirmesinin doruk kesme yerdeitirmesinden büyük olmasnn yenilme
olarak isimlendirildii düünüldüünde süreksizlik no 1 için JRC=8, ve dierleri
için JRC=7, C=200 kPa ve TSA=30 0 olmas durumunda bu örnek için snr denge
kriteri olarak düünülebilir. Tablo 16, her bir süreksizlik için kesme
yerdeitirmesi, doruk kesme yerdeitirmesi ve Ks için hesaplanan deerleri
göstermektedir.
Bu örnekte süreksizlik no 1, 3, 4, 7, 11, 12 için snr denge koulu JRC=7
olduundan, söz konusu süreksizliklerin yenilme olasklar %30.08’dir.
Örnek no 5 ve 11’in karlatrmas ile sabit JCS= 70 MPa, C=200 kPa ve
TSA’nn 33 0 ’den 30
0 ’ye azaltlmas koulu altnda yenilme olasnn yaklak %
27 artt görülmektedir.
Örnek no 10 ve 11’in karlatrmas ile sabit JCS= 70 MPa, TSA= 30 0 ve
kohezyonun 150 kPa’dan 200 kPa’a arttrlmas koulu altnda yenilme olasnn
yaklak % 39.5 azald görülmektedir.
62
Tablo 15. C=0.20 MPa, JCS=70 MPa, TSA=30 0 ve farkl JRCdeerleri için kesme deformasyonu, izin verilebilir doruk kesme
deformasyonu ve herbir süreksizlik için çatlak kesme katl deerleri
*Denge olmama
C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
D u
ru m
0 .2
M P
0.02
3
11.5
7
0.02
6
0.024 0.029 0.02 0.02
Ks 40. 7.73 8.86 11.44 13.73 16.11 4.45 5.35 5.31 10.9 12.21 12.51 20.13 25.46
63
0.02
7
10.8
4
64
12. C=300 kPa, TSA=30 0 ve JCS=70 MPa
Bu durumda, farkl JRC deerleri için modeli çaltrmak maksadyla 300
kPa’lk kohezyon deeri eklenmitir. C=300 kPa ve TSA=30 0 için JRC deerleri
olarak modele 3 ve 5 verilmitir. JRC=5 deeri için tüm süreksizliklerin kesme
yerdeitirmeleri ihmal edilebilir. Bunun yansra, JRC= 3 için sadece süreksizlik
no 1 tahmin edilen doruk kesme yerdeitirmesinden daha fazla yerdeitirmitir.
Tablo 5.11, her bir süreksizlik için kesme yerdeitirmesi, doruk kesme
yerdeitirmesi ve Ks için hesaplanan deerleri göstermektedir.
Bu örnekte süreksizlik no 1 için snr denge koulu JRC=3 olduundan, söz
konusu süreksizliklerin yenilme olasklar % 0.297’dir.
Örnek no 6 ve 12’in karlatrmas ile sabit JCS= 70 MPa, C=300 kPa ve
TSA’nn 33 0 ’den 30
0 ’ye azaltlmas koulu altnda yenilme olasnn yaklak %
0.3 artt görülmektedir.
Örnek no 11 ve 12’in karlatrmas ile sabit JCS= 70 MPa, TSA= 30 0 ve
kohezyonun 200 kPa’dan 300 kPa’a arttrlmas koulu altnda yenilme olasnn
yaklak % 30 azald görülmektedir.
13. C=500 kPa, TSA=330 ve JCS=70 MPa
Bu durumda, farkl JRC deerleri için modeli çaltrmak maksadyla 500
kPa’lk kohezyon deeri eklenmitir. C=500 kPa ve TSA=30 0 için JRC deerleri
olarak modele 2 ve 5 verilmi ve JRC’nin deeri 2’den büyük olduu için tüm
süreksizliklerin kesme yerdeitirmelerinin ihmal edilebilir olduu görülmütür.
Dolaysyla C=500 kPa için modelin güvenli ve yenilme olasl 0 olarak
isimlendirilebilir. Tablo 5.12, her bir süreksizlik için kesme yerdeitirmesi, doruk
kesme yerdeitirmesi ve Ks için hesaplanan deerleri göstermektedir.
65
Tablo 16. C=0.30 MPa, JCS=70 MPa, TSA=30 0 ve farkl JRC deerleri için kesme deformasyonu, izin verilebilir doruk kesme
deformasyonu ve herbir süreksizlik için çatlak kesme katl deerleri.
*Denge
olmama
durumu
** Denge
J R
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
D u
ru m
0 .3
M P
0.04
77.9
3 13.65 14.27 17.29 19.65 22.02 7.3 8.28 8.65 18.21 20.08
18.8
0.05
0.02
66.3
2 11.8 12.56 15.42 17.71 20.02 6.41 7.35 7.6 15.93 17.61
16.8
66
Tablo 17. C=0.50 MPa, JCS=70 MPa, JRC=2 deerleri için kesme deformasyonu, izin verilebilir doruk kesme deformasyonu ve
herbir süreksizlik için çatlak kesme katl deerleri.
*Denge
olmama
durumu
** Denge
C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
D u
ru m
0 .5
M P
*
*
δdoruk
(m) 0.003 0.021 0.023 0.02 0.02 0.02 0.043 0.04 0.037 0.017 0.016 0.019 0.013 0.013
Ks
(MPa/m
)
146.9 24.94 24.89 29. 31.73 34.3 12.87 14.1 15.18 32.3 35.43 31.55 47.82 53.44
67
malzemesinin içsel sürtünme açs, kohezyon ve JCS gibi dier etkiyen
parametrelerin etkisi incelenmitir. Örneklemeler süreksiz yüzeylerindeki bozunma
sürecinin etkisi olarak düünülebilen bir yaklamla alnmtr. Bozunma içsel
sürtünme açsnn deerini düürdüü için dolgu malzemesinin dayanm ve JCS
ayn zamanda gelecekte yapnn durumunu da dikkate almaktadr.
Analizler, kohezyondaki artn yerdeitirmeleri ve yapnn yenilme olasln
azalttn iaret etmitir. Ayn zamanda, temel sürtüme açs ve çatlak duvarlardaki
skma dayanmnn azalmas yerdeitirme ve yenilme olasn da arttrmaktadr.
ekil 39 temel sürtünme açsnn 33 0 ve 30
0 olmas durumuda kohezyondaki
ekil 39. Süreksizliklerin kohezyon ve yenilme olaslklar arasndaki iliki
Model farkl JCS, JRC, TSA ve kohezyon deerleri için yaklak otuzbe kez
tekrarlanmtr. lem döngülerinin tümü için her bir süreksizliin kesme yerdeitirmeleri
uygun dalm fonksiyonlarna uymu ve süreksizlie karlk gelen yenilme olasl olan
δ>δdoruk olasl hesaplanmtr. ekil 40 süreksizlik no 1’in kesme yerdeitirmesinin Beta
dalmna uyduunu göstermektedir.
ekil 40. Süreksizlik no. 1’in kesme yerdeitirmesinin Beta dalm.
Ek C’de ekil C1’den C13’e kadar süreksizlik 2’den 14’e kadar kesme
yerdeitirmesinin istatistiksel dalm gösterilmitir. Farkl JCS, JRC, kohezyon ve TSA
için δpeak deitiinden, δpeak deerinin ortalama, minimum ve maksimum deerleri yenilme
olasl ve buna karlk gelen güvenilirlik indeksinin hesaplanmasnda kullanlmtr.
Tablo 19 herbir süreksizlik için δpeak deerinin ortalama, minimum ve maksimum deerini,
yenilme olasln ve buna karlk gelen güvenilirlik indeksi deerini göstermektedir.
β<1 koulu yenilme olarak kabul edildii için süreksizlik no 1, 2, 10, 11 ve 13 yenilmi ve
dier süreksizlikler ise güvenli durumda olarak görülmütür.
69
Tablo 18. Herbir süreksizlik için δdoruk deerinin yenilme olasl ve buna karlk gelen güvenilirlik indeksi (β) için ortalama, maksimum ve minimum
deerleri
Süreksizlik ID 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
δdoruk_Ortalama (cm) 0.52 3.22 3.42 3.13 3.07 3.07 6.56 6.26 5.57 2.58 2.42 2.89 2.00 2.00
δdoruk _min (cm) 0.3 2 2 2 2 2 4 4 3.7 1.7 1.6 1.9 1.3 1.3
δdoruk _max (cm) 0.7 4 4 4 3.9 3.9 8.3 8 7.1 3.14 3 3.7 2.5 2.5
Pf(δ>δdoruk_Ortalama)
% 47.683 21.26 3.798 4.445 4.586 0 4.813 5.04 0 11.765 12.463 10.602 18.576 0
Pf(δ> δdoruk _max) % 50.458 23.84 9.175 9.175 9.175 0 2.86 2.86 0 16.925 17.781 15.421 22.593 0
Pf(δ>δdoruk_min) % 46.15 20.04 2.86 2.86 2.995 0 3.817 3.958 0 9.814 10.242 8.402 16.704 0
β_Ort 0.058 0.797 1.7746 1.7012 1.6864 INF 1.663 1.641 INF 1.1868 1.1521 1.248 0.8936 INF
β_min - 0.712 1.3301 1.3301 1.3301 INF 1.902 1.9018 INF 0.9571 0.9237 1.0185 0.7523 INF
β_max 0.0966 0.84 1.9018 1.9018 1.8815 INF 1.772 1.7556 INF 1.2922 1.2679 1.3785 0.9659 INF
70
Bu bölümde, inceleme alannda kaya dümesi potansiyeli olan seçilmi olan
lokasyonlarda gerçekletirilen modelleme-simülasyon ve bunlardan elde edilen sonuçlara
deinilecektir.
nceleme alannda kaya dümesi potansiyeline sahip olan iki lokasyon seçilmitir (ekil
6). Bu alanlarn seçilmesinde dikkate alnan temel ölçüt olarak askda kaya blou bulunup
bulunmamas ve süreksizliklerin ev içine eimli olmas olarak deerlendirilmitir. Ayrca,
söz konusu bu lokasyonlar ile yerleim, yol, demiryolu gibi tanmazlar ile ilikili
olabilecek alanlar olmas gözetilmitir.
Fiziksel kaya dümesinin modellenmesinde kaya parçalarnn ayrlmas, dümesi,
uçmas veya zplamas, parçalanma, yuvarlanma veya kayma ve en son olarak çökelme
süreçlerinin dikkate alnmas gerekir (Hutchinson, 1988; Evans ve Hungr, 1993; Guzzetti
vd., 2002; Lan vd., 2007). Snrl hacimlerine karn kaya dümeleri enerjileri ve hareket
kabiliyetleri ile karakterize edilmektedir. Bunlar dinamik süreçleri ise kaya bloklarnn ve
kaya evinin ayrlma durumlar, geometrik ve mekanik (statik ve dinamik sürtünme,
pürüzlülük, yuvarlanma direnci, zplamaya kar direnç özellikleri ve parçalanma oran)
özellikleri gibi konumsal ve zamansal olarak datlm nitelikler ile domine edilmektedir
(Agliardi and Crosta, 2003; Jaboyedoff et al., 2005). Dolaysyla konumsal bilginin etkin
biçimde kullanlarak uygun bir bilgisayar yazlm ile kaya dümesi modellemesinin
yaplmas önemli bir rol oynamaktadr (Lan vd., 2007). Bu amaçla literatürde kaya
dümesi modellemesi yaplmas amacyla birçok yazlm kullanlarak gerçekletirilmi
çalma bulunmaktadr (McNeil et al., 2002; Dorren, 2003; Dorren et al., 2004; Agliardi
and Crosta, 2003, Guzzetti et al., 2004; Lan vd., 2007; Zorlu vd., 2011). Bu çalmalar
içerisinde son yllarda özellikle kullanmnn kolay olmas ve efektif sonuçlar elde edilmesi
nedeniyle Rocscience® firmas tarafndan gelitirilen RocFall yazlm kullanlmtr. Bu
proje kapsamnda da yazlmn RocFall 4.055 versiyonu kullanlmtr.
RocFall yazlmnn kullanlabilmesi için öncelikli olarak kaya dümesi olaynn
gerçekletii ya da gerçekleme olasl olan ev/yamaca ait toporafik profilinin elde
edilmesi gerekmektedir. Bu maksatla, inceleme alannda seçilen iki profile ait yamaç
71
haritalar kullanlarak çkartlmtr (ekil 41).
ekil 41. nceleme alannda kaya dümesi modellemesi ve simülasyonlarnn yaplm
olduu yamaç profilleri: a) Profil 1 ve b) Profil 2.
ekil 41’de verilen profiller çkartldktan sonra bu profillerde kaya dümesine neden
olacak kaynak potansiyel kaya bloklarnn yerleri belirlenerek bu profiller üzerinde yerleri
iaretlenmitir. Bu aamadan sonra gelen en önemli aama, kaya dümesi modellemesi ve
a)
b)
1
2
3
1
2
3
72
simülasyonu yaplacak olan ev ve dümesi olas kaya blounun materyal özellikleridir.
RocFall yazlmnda bu maksatla dikkate alnan materyal özellikleri unlardr:
1) Rn (Normal geri verme)
2) Rt (Teetsel geri verme)
3) çsel sürtünme açs (φ-Derece)
4) ev pürüzlülüü (Derece)
Bu materyal özelliklerinden Rn ve Rt belirlenirken incelenen ev yada yamaçtan
aaya arlklar bilinen kaya bloklar yuvarlanarak sözü edilen deerlerin
belirlenmesi gerekir. Ancak, ev yada yamaç altnda yerleim, yol vb. yaplarn
bulunmas durumunda bu belirlemenin arazide pratik olarak yaplmas mümkün
olmamaktadr. Bu nedenle, RocFall yazlm tarafndan önerilen ve birçok
aratrmacnn yapm olduu daha önceki çalmalar dikkate alnarak hazrlanan
tablolardan da yararlanmak mümkündür. Bu çalma kapsamnda da, incelenen
yamaçlarn hemen alt tarafnda yerleim, demir yolu ve ara sokaklarn bulunmas
nedeniyle geri verme deerleri sözü edilen tablolardan yararlanlarak belirlenmitir.
Bir dier önemli parametre olan içsel sürtünme açs (φ-Derece) ise laboratuarda
kaya süreksizliklerinde yaplan direk kesme dayanm deneyleri yardmyla elde edilen
deerlerden faydalanlarak kullanlmtr.
ev pürüzlüü olarak isimlendirilen parametre ise, ev yada yamaç üzerinde
belirlenen her bir segmentin yüzeyinin pürüzlülük deeri olarak tanmlanmakta olup 0
ila 5 derece arasnda bir deer ile ifade edilmektedir (RocFall, 2012). Bu çalma
kapsamnda incelenen yamaçlardaki ev pürüzlüü deeri 0 olarak alnm ve kaya
düme simülasyonlar bu deere göre gerçekletirilmitir.
6.1.Profil 1 çin Kaya Düme Deerlendirmesi
nceleme için seçilen profil 1’de belirlenen be bloa ait kaya düme modellemesi
yaplmtr. Bunun için, öncelikli olarak profil 1’i oluturan yamaç kendi içerisinde
malzeme özelliinin farkllk göstermesi nedeniyle 3 segmente ayrlmtr (ekil 41).
Ayrlan her bir segment için kullanlan girdi parametreleri aadaki tablo 19’da
73
parametreleri de tablo 20’de verilmitir.
Tablo 19. Profil 1’de incelenen yamaca ait deerlendirme parametreleri
Yamaç
Segment
No
1 0.53 0.99 30 0.00 Temiz yüzeyli sert temel kayas
2 0.32 0.80 30 0.00 Bitki örtülü yamaç molozu
3 0.40 0.90 30 0.00 Asfalt yüzey
Tablo 20. Profil 1’de incelenen be bloa ait deerledirme parametreleri.
Blok No X hz
Bu verilerin girilmesinden sonra yaplan simülasyonlar neticesinde elde edilen kaya blou
düme yollar ve bloun ulaabilecei maksimum uzaklklar belirlenmitir. Buna göre elde
edilen sonuçlar ekil 42’den ekil 47’ya kadar verilmitir.
74
ekil 42. Profil 1’de Blok No.1’in dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
ekil 43. Profil 1’de Blok No.2’nin dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
Blok 1
Blok 2
75
ekil 44. Profil 1’de Blok No.3’ün dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
ekil 45. Profil 1’de Blok No.4’ün dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
Blok 3
Blok 4
76
ekil 46. Profil 1’de Blok No.5’in dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
ekil 47. Profil 1’de Blok No.6’nn dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
Blok 5
Blok 6
77
Elde edilen bu simülasyon sonuçlarna bal olarak ayn zamanda bloun dümesi
esnasnda yamaç yüzeyinde sekerek sçrama ve sahip olaca toplam kinetik enerji
miktarlarn da elde etmek mümkündür. Bu amaçla, Profil 1’de Blok 1’den Blok 6’ya
kadar her bir bloa ait sçrama yükseklii ve toplam kinetik enerji miktarlar ekil 48’den
ekil 53’e kadar verilmitir.
78
ekil 48. Profil 1’de Blok No.1 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
ekil 49. Profil 1’de Blok No.2 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
79
ekil 50. Profil 1’de Blok No.3 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
80
ekil 51. Profil 1’de Blok No.4 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
81
ekil 52. Profil 1’de Blok No.5 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
82
83
ekil 53. Profil 1’de Blok No.6 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
bakldnda, incelenen bloklarn bulunduklar lokasyondan itibaren dümeye baladklar
andan balayarak yaklak 200 m’lik bir mesafe aldklarndan maksimum sçrama
yüksekliine ve maksimum toplam kinetik enerji miktarna ulatklar görülmektedir. Yine
bu bloklarn, 320 m sonra kinetik enerjilerinin sönümlendii de açktr. Buna göre,
bloklarn dümesine kar alnacak mühendislik önlemlerinin en banda olan bariyer
uygulamasnda bariyer lokasyonlarnn, blok ilk lokasyonundan yaklak 300 m
mesafelerinde konumlandrlmasnn da etkin sonuç alnmasna imkan tanyaca
görülmektedir.
6.2.Profil 2 çin Kaya Düme Deerlendirmesi
Kaya düme modellemesi için seçilen ikinci profilde yamaç, Blok No. 1 ve Blok
No. 2’nin olduu lokasyonlar için tek bir malzeme özellii göstermektedir. Bu amaçla,
yamaç parametreleri buras için Rn=0.53, Rt= 0.99, φ = 30 0 ve Pürüzlülük = 0 olarak
alnmtr. Malzeme türü olarak temiz, sert taban kayas seçilmitir. Blok No. 3’ün
bulunduu lokasyonda yamaç profili 3 segmente ayrlmtr (ekil 41). Buna göre 1 no.lu
segment için yamaç malzeme özellikleri, Blok No.1 ve Blok No.2 için alnan yamaç
malzeme deerleri ile ayndr. Segment No. 2 için Rn=0.32, Rt= 0.80, φ = 30 0 , Pürüzlülük
= 0 ve malzeme türü bitki örtülü yamaç molozudur. Segment No.3 için ise Rn=0.40, Rt=
0.90, φ = 30 0 , Pürüzlülük = 0 ve malzeme türü olarak asfalt olarak alnmtr.
Bu yamaç profilinde ise üç blok modelleme amacyla seçilmitir. Buna göre blok
düme simülasyonlarnda kullanlan bloklarn özellikleri aada tablo 21’de verilmitir.
Tablo 21. Profil 2’de incelenen üç bloa ait deerledirme parametreleri.
Blok No X hz
84
Yukarda belirtilen model parametrelerinin girilmesinden sonra model
simülasyonlar 10000 iterasyon ve Monte-Carlo simülasyonu ile gerçekletirilmitir. Elde
edilen simülasyon model sonuçlar aada ekil 54’den ekil 56’ya kadar verilmitir.
ekil 54. Profil 2’de Blok No.1’in dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
Blok 1
85
ekil 55. Profil 2’de Blok No.2’nin dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
ekil 56. Profil 2’de Blok No.3’ün dümesi durumunda izleyecei yol ve ulaaca
maksimum mesafe.
Blok 2
Blok 3
86
Profil 2 için yaplan modellemeler sonunda da dümesi olas bloklarn yamaç
üzerinde maksimum zplama yükseklii ve toplam kinetik enerjileri belirlenmi ve bu
deerlendirmeler grafik eklinde ekil 57’den ekil 59’a kadar verilmitir.
ekil 57. Profil 2’de Blok No.1 için yamaç üzerinde sçrama yükselii ve toplam kinetik
enerji miktarlarn gösteren grafikler.
87
88
ekil 58. Profil