ASESSMENT OF STABILITIES OF STEEP ALONG THE BATMAN-HASANKEYF-GERCUS-MIDYAT HIGHWAY

Abstract

Anatolian topography has a very rugged morphology due to its geological evolution. For this reason, slopes are formed in the areas where engineering structures are studied. In this sense, the stabilities of the high rock slopes on the Batman-Mardin Highway within the borders of the province of Batman have been studied by using different analyzes programs. Hoek and Brown failure model has been used in the analyzes due to study in the rock environment. The analyzes have been performed with the programs of Plaxis v2018.01 developed by Plaxis BV and RS2 v8.005 developed by Rocscience. Both programs are 2-dimensional software working with the finite element method (FEM). The Benchmarking study has been performed between the studies made with Hoek and Brown failure model and the programs. In addition to this, the stability analysis in the rock environment has been performed in Plaxis program by using Hardening Soil failure model in order to diversify this benchmarking study. The results have been assessed, and it is seen that the high slopes in the territory do not meet the long-term stability requirements according to the Plaxis analysis, but according to the analysis of RS2, do meet. In addition to this, the stability analysis has been performed by using residual rock parameters in the Hardening Soil failure model in the Plaxis program, and it is observed that these analysis results are similar with the ones obtained from the RS2 analysis.

Keywords

• Rock Mechanics
• Plaxis
• RS2
• Slope Stability
• Hoek and Brown

BATMAN-HASANKEYF-GERCÜŞ-MİDYAT KARAYOLU GÜZERGÂHINDAKİ YÜKSEK ŞEVLERİN DURAYLILIKLARININ FARKLI ANALİZ PROGRAMLARIYLA DEĞERLENDİRİLMESİ

Abstract

Anadolu topografyası geçirdiği jeolojik evrimi sebebiyle engebeli bir morfolojiye sahip olup mühendislik yapılarının çalışıldığı alanlarda şev yarmalarının oluşmasına sebebiyet vermektedir. Bu bağlamda, Batman ili sınırları içerisinde kalan Batman-Mardin Yolu üzerindeki yüksek kaya şevleri farklı analiz programlarıyla çalışılmış olup programlar karşılaştırılarak kaya ortamındaki şev duraylılığının ortaya konması amaçlanmıştır. Kaya ortamında çalışılması sebebiyle analizlerde Hoek ve Brown yenilme modeli kullanılmıştır. Analizler Plaxis BV tarafından geliştirilen Plaxis2D v2018.01 ve Rocscience tarafından geliştirilen RS2 v8.005 programlarında yapılmış olup her iki program da sonlu elemanlar yöntemi (FEM) ile çalışmakta olan 2 boyutlu yazılımlardır. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda programların Hoek ve Brown yenilme modeli ile çalışmaları kıyaslanmıştır. Ayrıca, bu kıyası çeşitlendirmek adına kaya ortamının duraylılık analizi Plaxis programında Hardening Soil yenilme modeli kullanılarak da gerçekleştirilmiştir. Hoek ve Brown yenilme modeli kullanılarak yapılan analizlerin sonuçları değerlendirilmiş olup bölgedeki yüksek şevlerin uzun dönem duraylılık şartlarını Plaxis analizlerine göre sağlamadığı, RS2 analizlerine göre ise sağladığı görülmektedir. Ayrıca, Plaxis programındaki Hardening Soil yenilme modelinde rezidüel kaya parametreleri kullanılarak duraylılık analizleri gerçekleştirilmiş ve bu analiz sonuçlarının RS2 analiz sonuçlarıyla benzerlik gösterdiği gözlenmiştir.

Keywords

• Kaya Mekaniği
• Plaxis
• RS2
• Şev Duraylılığı
• Hoek ve Brown

References

1. AASHTO, 2002. Standard Specifications for Highway Bridges, American Association of State Highway and Transportation Officials, 17th Edition, Washington, D.C., USA
2. Alejano, L.R., Ferrero, A.M., Oyanguren, P.R., Fernandes, M.I.A., 2011. Comparison of Limit– Equilibrium, Numerical and Physical Models of Wall Slope Stability. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 48, 16–26.
3. Arkun, A.K., Ergen, M., Çakır, Ferit., 2014. Bitki Kökleriyle Şev Stabilizasyonunun Sonlu Elemanlar Yöntemiyle İncelenmesi. SDÜ Orman Fakültesi Dergisi, 15, 77-83.
4. Cai, M., Kaiser, P. K., Tasaka, Y., Minami, M., 2007. Determination of Residual Strength Parameters of Jointed Rock Masses Using The GSI System, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 44, 247-265.
5. Cernica, J.N., 1995. Geotechnical Engineering: Soil Mechanics, Jhon Wiley And Sons Inc., Canada.
6. Ceryan, N, Kesimal, A and Ceryan, S 2018. Probabilistic Analysis Applied to Rock Slope Stability: A Case Study From Northeast Turkey, Integrating Disaster Science and Management, 221-261.
7. Conrado-Palafox, A. L., Equihua, L., Arreygue-Rocha, E., 2019. Numerical Comparison of Two Model WİTH RS2&Plaxis2D of a Road in a Karstic Terrain.
8. Coulomb, C.A., 1773. Sur Une Application Des Rgles De Maximis Et Minimis A Quelques Problemes De Statique Relatifs A l’Architecture. Acad. Roy. Des Sciences Mewoires De Math. Et De Physique Par Divers Savans, Vol.7, 343-382.

9. Çelik, S., 2017. Tünel Kazısından Dolayı Zemin Yüzeyindeki Oturmaların Mohr-Coulomb ve Pekleşen Zemin Modelleriyle Nümerik Tahminlerinin Kararlaştırılması. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7(4), 95-102.
10. Hoek, E., Bray, J.W., 1981. Rock Slope Engineering. 3rd Edition. London, Institute of Mining and Metallurgy. 358.
11. Hoek, E., 1999. Putting Numbers to Geology – An Engineer’s Viewpoint. Quarterly Journal of Engineering Geology, 32, 1-19.
12. Hoek, E., Marinos, P.G., 2000. Predicting tunnel squeezing problems in weak heterogeneous rock masses. Tunnels and Tunnelling International;132(11):45-51.
13. Hoek,E., 2006. Rock Mass Properties, in Practical Rock Engineering Canada: The University of Toronto Press, 1-47.
14. Hoek, E., 2012. Blast Damage Factor D, Technical Note For Rocnews, 4-6.
15. Hoek, E., Carter, T.G., Diederichs, M.S., 2013. Quantification of the Geological Strength Index Chart, 47th US Rock Mecanics / Geomechanics Symposium Held in San Francisco, CA, USA June 23-26.
16. ISRM (International Society for Rock Mechanics), 2007. The Complete ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 1974-2006. R. Ulusay and J.A. Hudson (eds.), Ankara.
17. Karaman, K., 2013. Kaya Şev Duraylılığının Farklı Yöntemlerle Değerlendirilmesi (Ünye, Ordu). Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 37 (1), 27-47.
18. Keskin, M.Ö., 2008. Çukurova Yöresi Kuvarsit İşletmelerinde Bilgisayar Destekli Şev Dizaynı ve Şev Stabilite Analizleri. Çukurova Üniversitesi. Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi.
19. Koca, Kadakçı, T., Koca, Y.M., 2014. Açık Ocak Albit İşletmesindeki Kaya Şevlerinin Sonlu Elemanlar Yöntemi Kullanılarak Duraylılık Değerlendirmesi. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 38 (1), 1-18.
20. Kunst, D.J., 2017. Modelling Construction Phases of Bored Tunnels with Respect to Internal Lining Forces: A Comparison of Finite Element Programs, Semantic Scholar. Delft University of Technology Master Thesis.
21. Pantelidis, L. 2009. Rock Slope Stability Assessment Through Rock Mass Classification Systems. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 46, 315–325.
22. Sönmez, H., Ulusay, R., Gökçeoğlu, C., 1998. A Practical Procedure For the Back Analyses of Slope Failures in Closely Jointed Rock Masses, International Journal of Rock Mechanics&Mining.
23. Taşkıran, T., Yavuz, V.S., Keskin, M.S., 2015. Şev Stabilitesinin İki ve Üç Boyutlu Modeller İle İncelenmesi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, Cilt 6, Sayı 1, 1-8.
24. Ulusay, R., Aydan, Ö., Karaca, A., 1995. Buckling Failure at an Open – Pit Coal Mine and Its Back Analysis. Proceedings, 7th International Congress on Rock Mechanics, Tokyo, Japan September, 25-29.
25. Ulusay, R., Gökçeoğlu, C., Sönmez, H., Tuncay, E., 2001. Causes, Mechanism and Environmental Impacts of Instabilities at Himmetoglu Coal Mine and Possible Remedial Measures. Environmental Geology, 40 (6), 769–786.
26. Ulusay, R., Sönmez, H., 2007. Kaya Kütlelerinin Mühendislik Özellikleri, TMMOB Jeoloji Mühendisleri Odası Yayınları, 2. Baskı, Ankara, ISBN: 975-395-466-2, s.14-163,256.
27. Vardar, M., Özmen, M. Ve Eriş, İ., 1990; “Uygulamalı Jeoloji”, İTÜ Maden Fakültesi, Kaya Mekaniği ve Uygulamalı Jeoloji Anabilim Dalı, İstanbul, 7/40.
28. Walsh, M., 2003. Engineering and Design Slope Stability, Department of the Army U.S. Army Corps of Engineers, Washington, DC 20314-1000.
29. Wyllie, D., Mah, C., 2004. In: Hoek, E., Bray, J. (Eds.), Rock Slope Engineering: Civil and Mining. 4th edn. based on the 3rd edn. Spon Press, London and New York, p. 86.