Süreksizlikler arası mesafe ve süreksizlik kutupsal yöneliminin açık işletme kaya şevlerinde yer değiştirme davranışına etkisinin araştırılması

Abstract

Bir kaya şevinin stabilite analizi geoteknik mühendisliğinin en önemli problemlerinden birisidir. Stabiliteyi ve yenilmeyi etkileyen en önemli parametrelerden birisi de kaya kütlesindeki süreksizliklerdir. Bu tez çalışmasında süreksizlik özelliklerinden; süreksizlikler arasındaki mesafe ve süreksizlik yönelimleri üzerinde durulmuş ve bunların şev stabilitesine ne oranda etkisinin olduğu sayısal çözümleme ile irdelenmiştir. Ilk olarak süreksizliklerin geometrileri belirlenmiştir. Süreksizlikler arasındaki mesafeler 400cm, 200cm, 130cm, 60cm, 40cm ve 20 cm olarak belirlenmiştir. Bu mesafeler, kaya kütle siniflandirma sistemlerinden birisi olan RMR'de süreksizlikler arası mesafelere atanan puanlama aralığına denk gelecek şekilde belirlenmiştir. 20cm süreksizlik aralığında süreksizlikler arası mesafeler daraldığı için sayısal çözümlemeleri yapılamamıştır. Bu sebeple 5 süreksizlik aralığında çalışmalar tamamlanmıştır. Süreksizlik yönelimleri için 0 ile 180 derece arasında belirli bir algoritmaya göre 12 adet farklı açı kuramsal olarak belirlenmiştir. Bu açılar 0, 22.5, 30, 45, 60, 67.5, 90, 112.5, 120, 135, 150 ve 157.5 derecedir. 40 cm süreksizlik aralığı için 135 derece süreksizlik yöneliminde maksimum iterasyon sayısı aşıldığı için çözümleme yapılamamıştır. Toplamda 59 adet ortam için çözümleme yapılmıştır. 5 süreksizlik aralığından her birisi için bu 12 adet süreksizlik yönelimlerinin sırası ile RS2 programında sayısal çözümlemeleri yapılmıştır. Bu sayede şev üzerinde ve gerisinde ne oranlarda yer değiştirme miktarının gerçekleşeceğini belirlemek hedeflenmiştir. Süreksizliklerin her bir geometrik durumunda yer değiştirme miktarlarının hesaplanabilmesi için sonlu elemanlar yöntemi ile hesaplamalar yapan RocScience RS2 programında çözümlemeler yapılmıştır. Bununla beraber güvenlik faktörünün de belirlenmesi için kayma mukavemeti indirgeme (SSR) analizleri de yapılmıştır. Bu analizler sonucunda, program kritik SRF olarak adlandırılan mukavemet indirgeme faktörü belirler ve bu faktör şevin güvenlik faktörü ile eşdeğer bir sonuç verir. Yapılan toplam 59 adet durum analizinin her birinde kritik SRF (güvenlik katsayısı) 1.29'un altına düşmemektedir. Bu ortamların analizleri yapılırken şev geometrisi, kaya kütlesinin jeomekanik parametreleri ve arazi gerilmesi sabit tutulmuştur. Süreksizlik aralıkları ve yönelimleri ikili kombinasyonlar halinde değişmiştir. RS2 programında tüm ortamların çözümleme işlemleri tamamlanıp, yer değiştirme verileri elde edildiğinde, şev aynasından içeriye doğru ve paralel olacak şekilde iki metre aralıklarla (0m, 2m, 4m, 6m, 8m ve 10m) sorgu noktaları belirlenir. Yer değiştirme miktarları ve yenilme yüzeyi bu etkilenme bölgelerine göre değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; en yüksek yer değiştirme miktarı 400cm süreksizlik aralıklarında, 90 derece süreksizlik yöneliminin bulunduğu ortamlarda ve 6 metre den sonraki etkilenme bölgeleri üzerinde olduğu ortaya konulmuştur.