Kaya Düşmeleri Risklerine Karşı Esnek Kaya Bariyerlerinde Enerji Kapasitesi Tayini ve Uygun Yer Seçim Kriterleri

Abstract

Kaya düşmesi, yamaç yüzeylerinde veya teknik girişimler ile açılmış olan şev yüzeylerinde süreksizlik düzlemleriyle ya da ortamın ayrışma durumuna göre oluşan zayıf dayanımlı zonlarla sınırlandırılmış kaya bloklarının yer çekimi etkisiyle yamaç veya şev eğim yönü boyunca hareket kazanması olarak tanımlanır. Günümüz teknolojisindeki gelişmeler kaya düşmelerinin önlenmesinde önemli proje ve imalatların ortaya çıkmasına katkı sağlamaktadır. Alınan önlemler neticesinde daha güvenli yerleşim alanları, daha güvenli karayolu ve demiryolu geçişleri oluşturulabilmektedir. Bu çalışmada da son yıllarda kaya düşme riski olan sahalarda koruma önlemi olarak imal edilen yüksek enerji sönümlemeli esnek kaya bariyerlerinin enerji ve yükseklik tayinleri ile bariyer tasarımı için seçilecek uygun hat kriterleri hesaplamaların sonucuna göre değerlendirilmiştir. Bu kriterlerin belirlenmesi aşamasında hesaplanan enerji, hız, sıçrama yükseklik değerleri ve yörüngeleri, bilgisayar yazılımı sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalar sonucunda blok sıçrama yükseklikleri ve yüzey temas noktalarında önemli farklar bulunmadığı, ancak hesaplamalarda elde edilen kinetik enerji değerlerinin (2515kJ) bilgisayar yazılımının verdiği kinetik enerji sonucundan(1600kJ) fazla olduğu görülmüştür. Aradaki fark, bilgisayar yazılımında kaya bloğunun yüzey temaslarındaki yüzey sürtünmeleri ve geri verme katsayılarından kaynaklanmaktadır. Çalışmada, kaynak alandan eş zamanlı ya da kısa zaman aralıklı çoklu blok düşmelerine karşı güvenli alanda kalınması amacıyla yüzey sürtünmeleri ve geri verme katsayıları ihmal edilmiştir.

Keywords

• Kaya Düşmesi
• Kinematik Analiz
• Kaya Düşmesi Etki Elanı
• Yüksek Enerji Sönümlemeli Kaya Bariyeri

Determination of Energy Capacity and Suitable Location Selection Criteria in Flexible Rock Barriers Against Rockfall Risks

Abstract

Rockfall is defined as the movement of rock blocks bounded by discontinuity planes or weak zones formed according to the weathering condition of the environment on the slope surfaces or on the slope surfaces cut by technical works along the slope or slope direction under the influence of gravity. Developments in today's technology contribute to the emergence of important projects and productions in the prevention of rock falls. As a result of the measures taken, safer residential areas, safer highway and railway crossings can be established. In this study, the energy and height determinations of high energy damping flexible rock barriers, which have been manufactured as a protection measure in areas with rockfall risk in recent years, and the appropriate line criteria to be selected for the barrier were evaluated according to the results of manual calculations. During the determination of these criteria, calculated energy, speed, bounce height values and trajectories were compared with the computer software results. As a result of the comparisons, it was seen that there were no significant differences in the block bounce heights and surface contact points, but the kinetic energy values obtained in the calculations (2515 kJ) were higher than the kinetic energy result given by the computer software (1600 kJ). The difference is due to the surface friction and restitution coefficients in the surface contacts of the rock block in the computer software. In the study, surface friction and restitution coefficients were neglected in order to remain in the safe area against simultaneous or short-timed multiple block falls from the source area.

Keywords

• Rock Fall
• Kinematic Analysis
• Rock Fall Impact Area
• High Energy Absorption Rock Barrier

References

1. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı. (2020). Kaya düşmelerinden kaynaklı afetlerin değerlendirilmesine yönelik teknik kılavuz. T.C. İçişleri Bakanlığı Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı Yayını.
2. Barton, N. (1976). The shear strength of rock and rock joints. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science and Geomechanics, 13(9), 255–279.
3. Caltrans. (2020). Caltrans geotechnical manual – Rockfall Section, California Department of Transportation. 15 Ocak 2025’de https://dot.ca.gov/-/media/dot-media/programs/engineering/documents/geotechnical-services/202012-gm-rockfall-a11y.pdf adresinden alındı.
4. Deere, D. U., & Miller, R. P. (1966). Engineering classification and index properties for intact rock (Technical Report No. AFWL-TR-65-116). Air Force Weapons Laboratory, Research and Technology Division. https://doi.org/10.21236/ad0646610
5. Dorren, L. K. A. (2003). A review of rock fall mechanics and modelling approaches. Progress in Physical Geography, 27(1), 69-87.
6. ETAG 027. (2013) Guideline for European technical approval for falling rock protection kits. EOTA (European Organization for Technical Approvals). https://www.eota.eu/sites/default/files/uploads/ETAGs/etag-027-april-2013.pdf
7. Evans, S., & Hungr, O. (1993). The assessment of rockfall hazard at the base of talus slopes. Canadian Geotechnical Journal, 30(4), 620–636. https://doi.org/10.1139/t93-054
8. Hoek, E., & Bray, J. W. (1977). Rock slope engineering. The Institute of Mining and Metallurgy.

9. Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü. (1998). Artvin ilinin çevre jeolojisi ve doğal kaynakları. Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü, Jeoloji Etütleri Dairesi.
10. Maden Tetik Arama Genel Müdürlüğü. (2012). Artvin F47-F48-G46-G48 paftaları sayısal jeoloji haritaları. Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü, Jeoloji Etütleri Dairesi.
11. Ritchie, A. M. (1963). Evaluation of rockfall and its control. Highway Research Record, 17, 13–28.
12. Rocscience Inc. (2023). RocFall version 8.0 – Statistical analysis of rockfalls. https://www.rocscience.com
13. Rocscience Inc. (2024). Dips version 8.0 – Graphical and statistical analysis of orientation data. https://www.rocscience.com/portal/ free-trials
14. Ulusay, R. (2001). Uygulamalı jeoteknik bilgiler. Jeoloji Mühendisleri Odası Yayını.
15. Ulusay, R., & Hudson, J. A. (Eds.). (2007). The complete ISRM suggested methods for rock characterization: Testing and Monitoring (1974-2006). ISRM Turkish National Group.
16. Wang, T., & Lee, Y. C. (2012). Simulation and statistical analysis of motion behavior of a single rock fall. International Journal of Geotechnical and Geological Engineering, 16(1), 17–26.
17. Wyllie, D. C. (2014). Rock fall engineering: development and calibration of an improved model for analysis of rock fall hazards on highways and railways. The University of British Columbia.
18. Wyllie, D.C. (2015). Rock fall engineering. CRC Press.