Prof. Dr. Turgay ONARGAN Prof. Dr. C. Okay AKSOY

... konulu sunumlar: "Prof. Dr. Turgay ONARGAN Prof. Dr. C. Okay AKSOY"— Sunum transkripti:

1 Prof. Dr. Turgay ONARGAN Prof. Dr. C. Okay AKSOY
MTS 3021 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI Prof. Dr. C. Okay AKSOY DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ Maden Mühendisliği Bölümü Prof. Dr. Turgay ONARGAN

2 M-RMR Sınıflama Sistemi
MTS 3021 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI M-RMR Sınıflama Sistemi 1) Diğer sistemlerde de olduğu gibi öncelikle jeoteknik aralıklar belirlenmektedir. 2) Bu aralıkların belirlenmesinde en küçük aralık olarak 20cm dikkate alınmaktadır. Yapısal olarak farklılık gösterse de eğer bu aralık 20 cm den daha küçük ise yapısal olarak bir önceki veya bir sonraki jeoteknik aralık içerinde değerlendirilmektedir. 3) Her bir jeoteknik aralıkta jeoteknik parametreler; RQD süreksizlik aralığı (Js) süreksizlik arası durum (Jc) yeraltı su durumu (Gw) ve süreksizlik konumu (Jo) belirlenmektedir. Yukarıda belirtilen parametrelerin belirlenmesinde Şekil 1c,d,e,f ve Çizelge 1, 2, ve 3 kullanılmaktadır. 4) Her jeoteknik aralıktaki jeomekanik deneyler için ise numune uygunluğuna göre tek eksenli basınç dayanımı (UCS), nokta yükleme dayanımı (PLT), blok punch deneyi (BPI) ve suda dağılma dayanımı (Id2) deneyleri yapılmaktadır. Bazı jeoteknik aralıklarda gerekli numune bulmak zor olmaktadır. Bu durumda benzer jeoteknik yapıya haiz en yakındaki aralığın değeri bu aralık içinde geçerli kılınmaktadır. Jeomekanik sonuçlara karşılık gelen indeks değerleri için Şekil 1a, b ve h kullanılmaktadır. 5) Nihai M-RMR hesaplaması

3 MTS 3021 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
M-RMR = Fc*[IPLT+IRQD+IJS] + IJC +IGW +IOI Burada; Fc: yeraltı su etkisi ile bozunma (Şekil 1h) IPLT : burada hangi dayanım parametresi kullanılmış ise ona ait indeks değeri dikkate alınmaktadır (Şekil 1 a veya b), IRQD : Şekil 1c’den belirlenir, IJS : Şekil 1 d’den belirlenir, IJC : Çizelge 1,2 ve 3’den belirlenir, IGW : Şekil 1 e’den belirlenir, IOI : Şekil 1 f’den belirlenir.

4 Tasarım için M-RMR= {Fc*[IPLT+IRQD+IJS] + IJC +IGW +IOI} * {Ab*As*S}
MTS 3021 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI 6) Tasarımda kullanılacak M-RMR değerinin hesaplamasında patlatma, ana fay ve gerilme faktörlerinin etkisi düşünülmelidir. Ancak bu parametreler için M-RMR sistemi de Bieniawski (1973) tarafından önerilen büyüklükleri kullanmaktadır. Sonuç olarak; Tasarım için M-RMR= {Fc*[IPLT+IRQD+IJS] + IJC +IGW +IOI} * {Ab*As*S} Yukarıdaki eşitlikte sunulan Ab, As ve S değerlerine, uygulama yapılan çalışma sahası ve çalışma koşullarına göre karar verilecektir.

5 MTS 3021 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
7) Tasarım M-RMR’sinin belirlenmesinden sonra arka arkaya gelen aralıklarda M-RMR değeri yakın olan aralıklar birleştirilerek nihai M-RMR logu oluşturulmaktadır. 8) Tasarım çalışmasında ise literatürde yayınlanan eşitliklerde RMR yerine M-RMR konarak ilgili değerler hesaplanabilmektedir. Bieniawski (1973 ve 1989) tarafından ilan edilen kaya kütle sınıfı, kaya kütle tanımlaması, zaman-tünel genişliği-RMR grafiği (tahkimatlı veya tahkimatsız durma zamanının belirlenmesinde kullanılan diyagram) ve ayrıca kazı şekli ve tahkimat yapım tarzını bildiren çizelge M-RMR içinde kullanılmaktadır. Sadece RMR yerine M-RMR kullanılmaktadır.

6 MTS 3021 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI

7 MTS 3021 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI

8 MTS 3021 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI

9 MTS 3021 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI

10 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ
VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI Jeolojik Dayanım indisi (Geological Strength Index, GSI) (Sönmez ve Ulusay, 2002) RICS - Royal Institution of Chartered Surveyors InstCES - Institution of Civil Engineering Surveyors SST - Society of Surveying Technicians GP - Mostly concerned with valuation and investment P & D - eg analyse the existing level of residential development against regional population forecasts and prepare valuations to help gauge profitability BS - advising on design, construction, maintenance, repair and refurbishment of residential and commercial property. Historic / listed buildings. RP - Management of country estates and farms. The planning and development schemes for agriculture, forestation recreation. MS - plans the development, manages and values mineral workings. LS - measures land and its physical features accurately and records these in the form of a map or plan.

11 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
Kaya Kütle İndeksi, RMI c : Doğal kayaç örneklerinde hesaplanmış olan, kayacın tek eksenli basma dayanımıdır (MPa) jP : Doğal kayaçta, eklemlenmeler nedeniyle meydana gelen dayanım kaybını ifade eden, eklemlenme parametresidir. jP’ değeri, Şekil 2.21’ deki diyagram kullanılarak bulunabilmektedir.

12 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ
VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI RICS - Royal Institution of Chartered Surveyors InstCES - Institution of Civil Engineering Surveyors SST - Society of Surveying Technicians GP - Mostly concerned with valuation and investment P & D - eg analyse the existing level of residential development against regional population forecasts and prepare valuations to help gauge profitability BS - advising on design, construction, maintenance, repair and refurbishment of residential and commercial property. Historic / listed buildings. RP - Management of country estates and farms. The planning and development schemes for agriculture, forestation recreation. MS - plans the development, manages and values mineral workings. LS - measures land and its physical features accurately and records these in the form of a map or plan. jP ve Blok Hacmine Bağlı Diyagram. (Palmström,1995)

13 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ
VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI Tünel Kazıları İçin Yeni Avusturya Kaya Sınıflama Sistemi RICS - Royal Institution of Chartered Surveyors InstCES - Institution of Civil Engineering Surveyors SST - Society of Surveying Technicians GP - Mostly concerned with valuation and investment P & D - eg analyse the existing level of residential development against regional population forecasts and prepare valuations to help gauge profitability BS - advising on design, construction, maintenance, repair and refurbishment of residential and commercial property. Historic / listed buildings. RP - Management of country estates and farms. The planning and development schemes for agriculture, forestation recreation. MS - plans the development, manages and values mineral workings. LS - measures land and its physical features accurately and records these in the form of a map or plan.

14 Kaya Kütle Sınıflama Sistemleri Arasındaki İlişkiler
MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI Kaya Kütle Sınıflama Sistemleri Arasındaki İlişkiler RMR= 9lnQ+44 GSI =RMR76 ; RMR76 ≥18 GSI =RMR89 -5 ; RMR89 ≥23 GSI = 9lnQ' + 44 (Q’= Değiştirilmiş Q faktörü) RMR= 7,5 ln RMi+36,8 RMi= 1,082 Q0,4945 RICS - Royal Institution of Chartered Surveyors InstCES - Institution of Civil Engineering Surveyors SST - Society of Surveying Technicians GP - Mostly concerned with valuation and investment P & D - eg analyse the existing level of residential development against regional population forecasts and prepare valuations to help gauge profitability BS - advising on design, construction, maintenance, repair and refurbishment of residential and commercial property. Historic / listed buildings. RP - Management of country estates and farms. The planning and development schemes for agriculture, forestation recreation. MS - plans the development, manages and values mineral workings. LS - measures land and its physical features accurately and records these in the form of a map or plan.

15 (Aksoy et., al., 2012) MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ
VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI RICS - Royal Institution of Chartered Surveyors InstCES - Institution of Civil Engineering Surveyors SST - Society of Surveying Technicians GP - Mostly concerned with valuation and investment P & D - eg analyse the existing level of residential development against regional population forecasts and prepare valuations to help gauge profitability BS - advising on design, construction, maintenance, repair and refurbishment of residential and commercial property. Historic / listed buildings. RP - Management of country estates and farms. The planning and development schemes for agriculture, forestation recreation. MS - plans the development, manages and values mineral workings. LS - measures land and its physical features accurately and records these in the form of a map or plan. (Aksoy et., al., 2012)

16 KAYALARDA YENİLME ÖLÇÜTLERİ
MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI KAYALARDA YENİLME ÖLÇÜTLERİ Kaya Mühendisliğinde yapılan hesaplamaların hepsi kayanın hangi koşullarda duraylı olacağını belirlemek ve bu çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre güvenli ve ekonomik olarak mühendislik yapılarını gerçekleştirmek amacıyla yapılır. Bu hesaplamalar yapılırken kayanın duraysızık koşullarını belirleyen yenilme durumnu tanımlayan bazı yenilme koşulları tanımlanmıştır. Mühendislikte, en çok kullanılan yenilme koşulları şunlardır;

17 Mohr-Coulumb Yenilme Ölçütü
MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI Mohr-Coulumb Yenilme Ölçütü

18 Hoek-Brown Görgül Yenilme Ölçütü
MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI Hoek-Brown Görgül Yenilme Ölçütü

19 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
σ1, σ3 = Sırası ile en büyük ve en küçük asal gerilmeleri ise σc = Laboratuvar tek eksenli basınç dayanımını göstermektedir. mi= Laboratuvar malzeme faktörüdür (Çizelge3.1). mb= Yerinde kaya kütlesine ait malzeme faktörü

20 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
GSI= Jeolojik Dayanım İndisi belirticidir. Df= Teknik girişimler sonucunda (patlatma, mekanik kazı / yükleme) sonucunda kaya kütlesine verilen hasarın derecesi -örselenme faktörü-dür. D=0 ile 1 arasında değişir. Tünellerde delme+patlatmanın kötü yapıldığı durumlarda D=0, delme+patlatma ile açılan tünellerde ise D≈0,8‐0,7 alınır. σci= Kaya kütlesinin yerinde basınç dayanımını φ= İçsel sürtünme açısını c= Kohezyonu σ3max= Maksimum yanal gerilmeyi H= Şev durumunda şev yüksekliği, tünel stabilite analizinde ise tünel aks derinliğini Ei= Yerinde elastik modülünü temsil etmektedir.

21 Barton Yenilme Ölçütü Barton (1976)
MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI Barton Yenilme Ölçütü Barton (1976) JRC= Süreksizlik yüzeyinin pürüzlülük katsayısı JCS=Süreksizlik yüzeyinin dayanımı σn = Normal gerilim Фb = Temel sürtünme açısı (pürüzsüz-düz yüzey için) RICS - Royal Institution of Chartered Surveyors InstCES - Institution of Civil Engineering Surveyors SST - Society of Surveying Technicians GP - Mostly concerned with valuation and investment P & D - eg analyse the existing level of residential development against regional population forecasts and prepare valuations to help gauge profitability BS - advising on design, construction, maintenance, repair and refurbishment of residential and commercial property. Historic / listed buildings. RP - Management of country estates and farms. The planning and development schemes for agriculture, forestation recreation. MS - plans the development, manages and values mineral workings. LS - measures land and its physical features accurately and records these in the form of a map or plan.

22 JCS’ nin belirlenmesi:
MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI JRC nin belirlenmesi: İncelenen süreksizlik yüzeylerinin görünümü dikkate alınarak ISRM (1981) tarafından önerilen ve Şekil 3.3’de verilen süreksizlik yüzeyi profilleri karşılaştırılarak JRC (0-20) tayin edilir. RICS - Royal Institution of Chartered Surveyors InstCES - Institution of Civil Engineering Surveyors SST - Society of Surveying Technicians GP - Mostly concerned with valuation and investment P & D - eg analyse the existing level of residential development against regional population forecasts and prepare valuations to help gauge profitability BS - advising on design, construction, maintenance, repair and refurbishment of residential and commercial property. Historic / listed buildings. RP - Management of country estates and farms. The planning and development schemes for agriculture, forestation recreation. MS - plans the development, manages and values mineral workings. LS - measures land and its physical features accurately and records these in the form of a map or plan. JCS’ nin belirlenmesi: Pürüzlü yüzeylerin dayanımı belirleyebilmek için arazide Schimidt çekici deneyi uygulanır (Şekil 3.4). Bu deney, JCS değeri MPa arasında değişen yüzeyler için uygundur. Schimidt çekici kayanın yüzeyine farklı açılarla uygulanabilir ve geriye sıçrama değerleri not edilir. Toplamda minumum 20 akuma alınır. Bu okumaların en düşük 10 tanesi atılır ve geriye kalanların ortalaması alınarak JCS hesaplanır.