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 ARAZİDEKİ GERİLMELER ve DEFORMASYONLAR
MTS 3021 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI ARAZİDEKİ GERİLMELER ve DEFORMASYONLAR

3 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.

4 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
GERİLME MATRİSİ

5 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.

6 DEFORMASYON MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ
VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI DEFORMASYON 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.

7 GERİLME-DERİNLİK İLİŞKİSİ
MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI GERİLME-DERİNLİK İLİŞKİSİ 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.

8 Düşey Gerilmenin Yatay Gerilmeye Oranı (Hoek ve Brown, 1980)
MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI Düşey Gerilmenin Yatay Gerilmeye Oranı (Hoek ve Brown, 1980) 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.

9 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI

10 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
KAYA KÜTLELERİNİN TANIMLANMASI Kaya kütleleri; sürekli, homojen ve izotrop malzemelerden olmayıp, çeşitli süreksizlikler tarafından kesilirler. Ayrıca farklı derecede bozunmaya uğramış kayaç türlerini de içerirler. Bu nedenle, dış yüklere maruz kalabilen söz konusu kütlelerin davranışı, içerdikleri süreksizliklerin özellikleri dikkate alınmadan gerçeğe yakın şekilde analiz veya önceden tahmin edilemez. Bu durum, kaya kütlelerinin özelliklerinin sağlıklı bir şekilde tanımlanmasına ve kaya mühendisliği uygulamalarında önem kazanmasına neden olur.

11 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI

12 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
Kaya kütlesinin tanımlanması; mühendislik yapısının duraylılığını denetleyecek jeolojik unsurların ve bunların fiziksel özelliklerinin tanımlanmasıyla ilgili verilerin toplanması ve kaya kütlesini temsil edecek bir modelin oluşturulması işlemidir. Bu işlemde en önemli aşama, süreksizliklere ait özelliklerin tanımlanmasıdır.

13 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
Süreksizliklerin özellikleri aşağıda belirtilen amaçlara yönelik olarak tayin edilir. Jeolojik yapının ortaya konulması, Kaya kütlelerinin mühendislik sınıflaması ve Kaya kütlelerinin duraylılığı (örneğin, şev duraylılığı veya yeraltı açıklıklarının tavanında oluşan blokların duraylılığı vb.), deformasyonu, sıvı akışı, patlatma ve destek tasarımı gibi uygulamalarda kullanılan kinematik, analitik, sayısal veya görgül yöntemler için veri sağlanması.

14 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.

15 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ
VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI KAYA KÜTLESİ Süreksizlik Türleri Dokanak, Tabaka düzlemi Fay ve makaslama zonu, Eklem, Dilinim (klivaj), Fisür, Foliasyon (yapraklanma), Damar olup; 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.

16 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ
VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI Süreksizlik aralığı, komşu süreksizlikler arasındaki dik uzaklık olarak tanımlanır (ISRM, 1981). Uzaklık/Aralık Tanım >2m Çok geniş aralıklı 600mm-2m 2. Geniş aralıklı 200mm-600mm 3. Orta aralıklı 60mm-200mm 4. Yakın aralıklı 20mm-60mm 5. Çok yakın aralıklı 6mm-20mm 6. Dar aralıklı <6mm 7. Çok dar aralıklı 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.

17 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ
VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI Bir süreksizliğin birbirine komşu iki yüzeyi arasındaki dik mesafe açıklık olarak tanımlanır (ISRM, 1981). Süreksizlik aralığı Tanım (dolgu, damar ve fay kalınlığı) >200 mm 1.Çok geniş açıklık mm 2.Geniş açıklık 20-60 mm 3.Orta-geniş açıklık 6-20 mm 4.Orta açıklık 2-6 mm 5.Dar açıklık 0-2 mm 6.Dar aralıklı Sıkı Süreksizlik açıklığı 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.

18 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.

19 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
(ISRM, 1981)

20 Süreksizlik Devamlılığı
MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI Süreksizlik Devamlılığı Çakıltaşı ile kumtaşı arasında yüksek devamlılık sunan süreksizlik yüzeyi Kumtaşı-şeyl ardalanmasında gözlenen ve çok düşük devamlılık sunan süreksizlikler

21 Süreksizliklerin devamlılığını tanımlama ölçütleri (ISRM,1981)
MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI Süreksizliklerin devamlılığını tanımlama ölçütleri (ISRM,1981) Süreksizlik izinin ölçülen uzunluğu Tanımlama >1m Çok düşük devamlılık 1-3m Düşük devamlılık 3-10m Orta devamlılık 10-20m Yüksek devamlılık >20m Çok yüksek devamlılık

22 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
SÜREKSİZLİK DÜZLEMİNİN YÖNELİMİNİN JEOLOG PUSULASI İLE ÖLÇÜMÜ

23 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
Eğer süreksizlik yüzeyi temiz ve kapalı (sıkı) ise, diğer süreksizlik parametreleri jeoteknik tanımlama açısından yeterli olabilmektedir. Ancak süreksizlik yüzeyi açık ise, bu açıklığın ölçülmesi gerekmektedir. Açıklık, bir süreksizliğin karşılıklı iki yüzeyi arasındaki dik uzaklık olup, boş olabileceği gibi, su veya herhangi bir dolgu malzemesi tarafından doldurulmuş da olabilir.

24 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
Dolgu malzemesinin kalınlığının ve süreksizliğin makaslama dayanımına etkisi (Hoek ve Bray, 1981)

25 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
Blok Boyutu Blok boyutları, süreksizlik aralığı, eklem seti sayısı ve süreksizlik devamlılığı gibi parametreler tarafından tayin edilir. Hacimsel eklem sayısının belirlenmesi (Jv) : Hacimsel eklem sayısı ((Jv) birim hacimdeki bir kaya kütlesinde gözlenen süreksizliklerin toplamıdır (Ulusay, 2008). Burada, Nn, Gözlenen her bir eklem (süreksizlik) takımı için ölçüm hattı boyunca sayılan süreksizliklerin sayısı ve Ln, Gözlenen her bir eklem takımına dik yönde seçilmiş ölçüm hattının uzunluğudur.

26 Orta-boyutlu bloklar 3-10 Küçük bloklar 10-30 Çok küçük bloklar >30
MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI (Jv)’ye göre blok tanımı aşağıdaki tabloya göre belirlenmektedir (ISRM, 1981) Tanım (Jv) Eklem/m3 Çok geniş bloklar <1 Geniş bloklar Orta-boyutlu bloklar 3-10 Küçük bloklar Çok küçük bloklar >30

27 Palmström (1982 ve 1996) tarafından önerilen blok boyutu sınıflaması
MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI Palmström (1982 ve 1996) tarafından önerilen blok boyutu sınıflaması

28 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
Bozunmanın Derecesi Çalışma alanında yüzlek veren birimlerin bozunma dereceleri ayrışmış veya parçalanmış olmak üzere 2 şekilde değerlendirilebilinir. Eğer kaya birimi orjinal dokusunu korumuş, fakat bir kısmı veya tamamı fiziksel veya kimyasal etmenlerle bozunmuş ise ayrışmadan söz edilir Fakat kaya bloğundan kopmalar, kırılmalar söz konusu ise bu sefer de parçalanmadan söz edilir

29 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI

30 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
Kaya Kütlelerinin bozunma derecesiyle ilgili sınıflama (ISRM, 1981)

31 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
Kaya kütlelerinde süreksizlikler boyunca su akışı ve olası etkileri (Hudson, 1989)

32 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI

33 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
Süreksizlik seti; sayısının ve süreksizlik aralığının artmasının kaya kütlelerinde yapılan mühendistik uygulamalarında duraysızlık modeli üzerindeki etkilerine örnekler: tünellerde blok oluşumu ve (b) şevlerde kütlesel (dairesel) yenilme.

34 MÜHENDİSLİK PROJELERİNDE KAYA MEKANİĞİ VE SAYISAL MODELLEME UYGULAMALARI
EKLEM TAKIMLARI