Investigating the Effectiveness of Combined Rockfall Protection System Solutions: Trabzon Kaymaklı Case

Abstract

The area considered in this study is located in Kaymaklı neighborhood of Trabzon province. There were 6 zones with a possible rock fall risk having 16m height that were threatening 74 houses, industrial areas and state roads. Two citizens have lost their lives due to rock fall incident in previous years. In this study, the effectiveness of the combined rockfall protection systems (CRPS) were assessed. Within the scope of the study, a three-dimensional surface model of the terrain was created. Following the geological survey of the region, the inaccessible risky zones were examined by industrial climbers. 40 cross sections were obtained from 3D model and 2000 rockfall analyzes were carried out. Obtained results indicate that bounce height and the kinetic energy can reach to 11.7 m and 3000 kJ, respectively. According to results and the land conditions, many of the protection methods cannot solely respond to the problem in this region. Therefore, CRPS, where many rock fall protection methods are combined and used together, has been used. According to the CRPS, the energy absorbing barrier installed on the top of RCC retaining wall. Furthermore, dangerous rocks were broken in a bid to extend the useful life of the system. Finally, to prevent the bounce height from escalating to dangerous level, risky blocks were covered with a steel wire net. CRPS is 3.2 times economically efficient and safety compared to the best alternative.

Keywords

• Rockfall,Combined rockfall protection solutions,, Bounce height,Kinetic energy,Disaster

KAYA ISLAHI ÇALIŞMALARINDA BİRLEŞİK ÇÖZÜMLERİN İNCELENMESİ: TRABZON KAYMAKLI ÖRNEĞİ

Abstract

Karadeniz bölgesi, Türkiye’nin en fazla kaya düşmesi yaşanan bölgelerindendir. Çalışmada incelenen alanda (Trabzon İli Kaymaklı Mahallesi) 16 metre yüksekliğinde 6 adet dik yamaçtan oluşan kaynak kayalıklar bulunmaktadır. Bu riskli kayalar 74 konutu, sanayi alanını ve devlet karayolunu etkilemektedir. Daha önce düşen kayalardan dolayı 2 vatandaş hayatını kaybetmiştir. Çalışmada, aktif olarak kaya düşme riski olan bölgede ıslah çalışması ve önerilen birleşik sistemin etkinliği değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında arazinin üç boyutlu sayısal yüzey modeli oluşturulmuştur. Ardından bölgenin jeolojik etüdü yapılmış ve erişimsiz yamaçtaki riskli kayalar endüstriyel dağcılar tarafından incelenmiştir. Bilgisayar ortamında arazi modeli üzerinden 40 adet kesit alınarak her bir kesit üzerine 50 farklı olasılıkla, toplamda ise 2000 adet kaya düşme analizi gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde düşen kayaların 11,7m yüksekliğe kadar sıçrayabildiği ve 3000 kJ değerinde kinetik enerjiye ulaşabildiği tespit edilmiştir. Arazi koşulları nedeniyle ıslah yöntemlerinin birçoğu tek başına bölgede kullanılamamaktadır. Bu nedenle birkaç kaya ıslah yönteminin beraber kullanıldığı birleşik çözüm önerisi (BÇÖ) geliştirilmiştir. Oluşturulan çözümde enerji sönümleyici çelik bariyerler betonarme istinat duvar üzerine montajlanarak kaya düşmesi koruma yapısı oluşturulmuştur. Tehlikeli kayalar temizlenerek, ıslah sisteminin ömrü uzatılmış, son olarak çelik ağ ile kaynak kayalıklar kapatılmıştır. Ağ sayesinde kaya düşmesi sırasında sıçrama yüksekliğinin tehlikeli boyutlara çıkması engellenmiştir. BÇÖ alternatifinden 3,2 kat daha az maliyetli olmakla beraber daha fazla güvenlidir.

Keywords

• Kaya düşmesi,Birleşik Kaya Islahı,Sıçrama Yüksekliği,Kinetik Enerji,Afet

References

1. 1. Admassu, Y., Shakoor, A. and Wells, N. A., (2012) Evaluating selected factors affecting the depth of undercutting in rocks subject to differential weathering, Engineering Geology, 124, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2011.09.007
2. 2. Alkan F., Dağ S., (2018) Gümüşhane yöresinde yüzeylenen magmatik kökenli bazı kayaların jeomekanik özellikleri arasındaki ilişkilerin araştırılması, Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering , 23 (2) , 203-216 https://doi.org/10.17482/uumfd.409184
3. 3. Andrea L., Monica B., Daniele M., Daniele P., (2016) Maintenance and risk management of rockfall protection net fences through numerical study of deteriorations, Nat. Hazards Earth Syst. Sci. Discuss, 24 March https://doi.org/10.5194/nhess-2016-78
4. 4. Aydın, A., Eker, R., (2017) Forest mapping against rockfalls on a regional scale in Inebolu of Turkey, Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University 67(2): 136-149 https://doi.org/10.17099/jffiu.281710
5. 5. Baillifard, F., Jaboyedoff, M., Rouiller, J. D., Couture, R., Locat, J., Robichaud, G. And Gamel, G. (2004) Towards a GIS-based hazard assessment along the Quebec City promontory, Landslide Evaluation and Stabilization (s. 207-213). Canada. https://doi.org/10.1201/b16816-28
6. 6. EOTA, (2008) Guideline for European technical approval of falling rock protection kits: ETAG 027.
7. 7. https://www.rocscience.com/software/rocfall Erişim Tarihi:24.01.2020 Konu: Rocscience Inc. (2013) RocFall 5.0.
8. 8. Hutchinson, J.N., (1988) Morphological and geotechnical parameters of landsline in relation to geology and hydrogeology, 5th International Symposium on Landslides, 1,3-35, Lausanne,

9. 9. Leroi E., Bonnard Ch., Fell R., McInnes R., (2005) Risk assessment and management state of the art report, Proceeding of the International Conference on Landslide Risk Management. Hungr, Fell, Couture & Eberhardt (Eds.), A.A. Balkema Publishers, pp. 159-198
10. 10. Matsuoka, N. and Sakai, H. (1999) Rockfall activity from an alpine cliff during thawing periods, Geomorphology, 28, 309–328 https://doi.org/10.1016/S0169-555X(98)00116-0
11. 11. Öztürk, E., Şahinöz, T., (2018) Afet ve acil durum kayıtlarından 50 yılın (1960-2010) analizi: Gümüşhane İli örneği, Gümüşhane Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi, 7(1), 94-100
12. 12. Polat, A., Keskin, İ., Denizli, İ. (2016) Kaya düşmesi önleme yöntemlerine bir örnek: Çelik bariyer uygulaması (Gürün-Sarıca), International Symposium on Natural Hazards and Hazard Management 2016 (DAAYS’16), 02-04 March, pp. 395-400, Karabuk-Turkey
13. 13. Biricik, S.A., (2001) Yeryuvarlağı'nda doğal olaylar ve afetler, Marmara Coğrafya Dergisi, S.3, C.1, İstanbul.
14. 14. Şahin, C., ve Sipahioğlu, Ş., (2009), Doğal Afetler ve Türkiye, Ankara: Gündüz Eğitim ve Yayıncılık.
15. 15. Terzaghi, K., (1950) Mechanism of landslides, The Geological Society of America: Application of Geology to Engineering Practice, Berken Volume, pp. 83-123
16. 16. Turner, A.K., Schuster, R.L., (2012) Rockfall characterization and control, Transportation Research Board, National Academy of Sciences, Washington D.C., 658 p. https://doi.org/10.2113/gseegeosci.19.4.398
17. 17. Ulusay, R., Hudson, J.A. (2007) The complete ISRM suggested methods for rock characterization, testing and monitoring: 1974-2006. ISRM Turkish National Group, Ankara.
18. 18. Varnes, D. J. (1978) Slope movement types and processes, In: R. L. Schuster and R. J. Krizek, Eds., Landslides, Analysis and Control, National Academy of Sciences, pp. 11-33.
19. 19. Wei, L., Chen, H., Lee, C., Huang, W., Lin, M., Chi, C and Lin, H. (2014) The mechanism of rockfall disaster: A case study from Badouzih, Keelung, in northern Taiwan, Engineering Geology, 183, 116–126. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2014.10.008
20. 20. Wyllie, D.C., Norrish, N.I., (1996) Stabilization of rock slopes, Landslides investigation and mitigation, Keith Turner and Robert Schuster Ed.,Transportation Research Board Special Report 247, pp. 474–506
21. 21. Yılmaz, I., Yıldırım, M. and Keskin, I. (2008) A method for mapping the spatial distribution of rockfall computer program analyses results using ArcGIS software, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 67, 547–554. https://doi.org/10.1007/s10064-008-0174-x
22. 22. Yönetmelik (2005) Büyük ölçekli harita ve harita bilgileri üretim yönetmeliği, TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, Ankara.