PATLATMADAN KAYNAKLANAN TİTREŞİM DALGALARININ, STOKASTİK YAKLAŞIMLA 3-BOYUTLU SAYISAL ANALİZİ

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mühendislik Fakültesi Bölümü, Türkiye

Tez Danışmanı: Prof.Dr. Ali Kahriman Doç.Dr. Ataç Başteçin

Tezin Onay Tarihi: 2009

Tezin Dili: Türkçe

Özet:

Patlatmadan kaynaklanan titreşim dalgalarının büyüklüğünün önceden tahmin edilmesi ve buna bağlı olarak da kontrollü atımlar gerçekleştirilmesi, patlatmanın çevresel etkileri açısından büyük bir önem taşımaktadır. Bu titreşimlerin içinde yayıldığı ortam patlatmanın yapıldığı formasyon olan kaya birimidir. Bu nedenle, patlatmanın yapıldığı kaya biriminin jeomekanik özelliklerinin bu dalgalar üzerinde etkili olduğu bilinmektedir. Bilinen bir başka gerçek de, kayaçların doğasından gelen bu özelliklerin sabit olmayıp, kayaç kütlesi içerisinde değişkenlik gösterdiğidir. Bu çalışmada, bu değişkenliğin (özellikle elastitisite modülündeki değişkenliğin) patlatmadan kaynaklanan titreşim dalgalarının üzerindeki etkisi araştırılmıştır.

Bu çalışmanın amacı; çalışma sahası olarak seçilen ve patlatmalı kazı çalışması yapılan Akyol Taşocağı’nda, sahadaki kaya kütlesinin jeomekanik parametreleri ve bu parametrelerdeki değişkenlik belirlenerek (özellikle Elastisite Modülü) 3-Boyutlu sayısal modelleme yapabilen bir bilgisayar programı aracılığıyla, Elastisite modülündeki bu değişkenliğin patlatmadan kaynaklanan titreşim dalgalarının üzerindeki etkisini incelemek ve buna bağlı olarak parçacık hızlarının tahmininde, Stokastik (olasılık) yaklaşımlarından biri olan Monte Carlo Simülasyon tekniğini uygulayarak analizini yapmaktır.

Saha çalışması esnasında, sahayı temsil edecek şekilde ocağın farklı bölgelerinden kireçtaşı numuneleri alınarak istanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü Kaya mekaniği laboratuvarına getirilmiştir. Getirilen bu numunelerden ISRM standartlarına uygun olarak karot numuneler hazırlanmıştır. Yoğunluk ve Gözeneklilik, Endirekt Çekme (Brazilian) Dayanımı, Tek Eksenli Deformabilite ve Üç Eksenli Basma Dayanımı Tayini Deneyleri yapılarak sağlam kayaca (kaya maddesi) ait jeomekanik parametreler bulunmuştur. Daha sonra, bu parametreler baz alınarak Hoek tarafından önerilen yöntem kullanılarak kaya kütle jeomekanik parametreleri RockLab yazılımı aracılığıyla tahmin edilmiştir.

Arazi çalışmaları ve laboratuvar deneylerinden sonra sayısal modelleme aşamasına geçilmiştir. Bu aşamada, elde edilen bu veriler kullanılarak, ANSYS firmasına ait AUTODYN yazılımında dört ana sayısal modeller oluşturulmuştur. Kaya maddesi ve Kaya Kütlesi davranışı ve bunların kombinasyonundan oluşan modeller çalıştırılmıştır. Elde edilen veriler arazi ölçümleri karşılaştırılarak, çalışmanın sonraki aşamasında kullanılacak model seçimi yapılmıştır. Elastisite Modülünün değişkenliği göz önüne alınarak, seçilen model, farklı şarj miktarlarında çalıştırılmıştır. Bu modeller üzerinde seçilen gözlem noktalarında, x-y-z yönlerindeki hızlar zamana bağlı olarak gözlemlenmiş ve grafiksel olarak elde edilmiştir. Modellerden elde edilen PPV-SD veri çiftleri istatiksel analize tabi tutularak PPV tahmin formülleri oluşturulmuştur. Bu çalışmada önerilen tahmin denklemine, Monte Carlo similasyon tekniği uygulanmıştır. Bu tekniğin uygulanmasıyla, parçaçık hızlarının tahmininde var olan belirsizlikler, belirli mesafe ve şarj miktarları için olasılık yoğunluk fonksiyonları olarak belirlenmeye çalışılmıştır.