Torul-Kürtün (Gümüşhane) karayolu şevlerinde kaya düşme potansiyelinin 3 boyutlu analizlerle araştırılması ve koruma yöntemlerinin değerlendirilmesi

Yıl 2024, Cilt: 14 Sayı: 4, 992 - 1003, 15.12.2024

Hakan Ersoy , Murat Karahan , Muhammet Oğuz Sünnetci , Arzu Fırat Ersoy

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1485466

Öz

Bu çalışmada Tortul-Kürtün Karayolunda bulunan kaya şevlerindeki kaya düşme potansiyeli 3 boyutlu kaya düşme analizleriyle değerlendirilmiş, analiz sonuçlarına göre farklı ıslah yöntemleri önerilmiştir. Bu amaçla ilk aşamada sayısal arazi modelinin kurulması amacıyla LİDAR entegre insansız hava araçları ile uçuşlar yapılmış, elde edilen fotogrametrik veriler kullanılarak çalışma konusu kaya şevlerine ait sayısal arazi modeli hazırlanmıştır. Çalışmada süreksizlik ölçümlerinden elde edilen veriler ve daha önce düşerek şev tabanlarında biriken bloklar dikkate alınarak 3 boyutlu analizlerde kaynak olarak kullanılacak blok boyutları ve şekilleri belirlenmiş, literatür verileri dikkate alınarak normal geri verme katsayısı 0.75, tanjant geri verme katsayısı 0.75, sürtünme katsayısı 0.4 olarak kabul edilmiştir. Yapılan 3 boyutlu kaya düşme analizlerinde blok enerjisi, sıçrama yüksekliği, hareket eden blokların durduğu noktalar ve blok hızı değerleri hesaplanmış ve bu değerlere ait 3 boyutlu görseller hazırlanmıştır Analiz sonuçları blok hızı değerlerinin ortalama 15 m/s olduğunu, blok enerjilerinin maksimum değerlerinin farklı alanlarda 50-200 kJ arasında değiştiğini göstermektedir. 3 boyutlu kaya düşme analiz sonuçları, şevlerin konumu ve yüksekliği, şevler ile karayolu arasındaki tampon bölgelerin genişliği gibi özellikler bir bütün olarak değerlendirilerek blok enerji değeri 100 kJ’dan küçük olan alanlarda yamaç temizliği sonrası “güçlendirilmiş çelik ağ”, blok enerji değeri 100 kJ’dan yüksek olan alanlarda “güçlendirilmiş çelik ağ” üzerinde “yüksek kapasiteli halka ağ” kullanarak şevlerin sarılması önerilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Çelik ağ, Gümüşhane, Karayolu, Kaya düşmesi, Şev, 3 boyut

Teşekkür

Yazarlar, insansız hava aracı kullanımı ve katı modelin kurulması sırasındaki katkıları nedeniyle Orman Yüksek Mühendisi Ali İPEK’e ve makalenin inceleme ve değerlendirme aşamasında yapmış oldukları katkılardan dolayı editör ve hakem/hakemlere teşekkür eder.

Investigation of rockfall potential on Torul-Kürtün (Gümüşhane) highway slopes by 3D analyses and evaluation of slope protection methods

Öz

In this study, the rockfall potential of the rock slopes on the Tortul-Kürtün Highway was evaluated by three-dimensional rockfall analyses. Based on the results of these analyses, different slope protection methods were proposed. To this end, in the first stage, flights were made with LIDAR-integrated unmanned aerial vehicles in order to establish a digital terrain model. This was followed by the preparation of a digital terrain model of the rock slopes using the photogrammetric data obtained. In the study, the block sizes and shapes to be used as a source in 3D analyses were determined by taking into account the data obtained from discontinuity measurements and the blocks that had previously fallen and accumulated on the slope bases. Furthermore, the normal coefficient of restitution was accepted as 0.75, the tangential coefficient of restitution as 0.75, and the friction coefficient as 0.4 by considering the literature data. In the 3D rockfall analyses, the following parameters were calculated: block energy, bounce height, stoop points, and block velocity values. The resulting 3D visuals of these values were prepared. The results of the analyses indicate that the average block velocity values are 15 m/s, with maximum values of block energies varying between 50 and 200 kJ in different areas. The results of the 3D rockfall analysis, the location and height of the slopes, the width of the buffer zones between the slopes and the highway were evaluated as a whole. It was recommended that the rock slopes be coverred using "wire rope net" after stone/rock cleaning in areas with block energy values less than 100 kJ and "high capacity steel wire ring net" over the "wire rope net" in areas with block energy values higher than 100 kJ.

Anahtar Kelimeler

Steel fence, Gümüşhane, Highway, Rockfall, Slope, 3D

Kaynakça

• Alemdağ, S., Kaya, A., Karadag, M., Gurocak, Z., & Bulut, F. (2015). Utilization of the limit equilibrium and finite element methods for the stability analysis of the slope debris: An example of the Kalebasi district (NE Turkey); J. Afr. Earth Sci. 106, 134–146. https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2015.03.010
• Alemdag S., Bostanci H.T., Gacener E. (2022). GIS-based determination of potential instabilities and source rock areas on the Torul-Kürtün (Gümüşhane) motorway, rockfall, and protection structure analyses; Bull Eng Geol Env. 81(1), https://doi.org/10.1007/s10064-021-02498-7
• Alemdağ, S., Kaya, A., Karadag, M., Gurocak, Z., & Bulut, F. (2015). Utilization of the limit equilibrium and finite element methods for the stability analysis of the slope debris: An example of the Kalebasi district (NE Turkey); J. Afr. Earth Sci. 106, 134–146. https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2015.03.010
• Erkan, O. (2010). Kürtün Barajı (Kürtün-Gümüşhane) göl alanı sol yamacındaki heyelanlı alanın mühendislik jeolojisi açısından incelenmesi [Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü].
• Ersoy, H., Kaya, A., Angın, Z., & Dağ, S. (2020) 2D and 3D numerical simulations of a reinforced landslide: A case study in NE Turkey. J Earth Syst Sci. 129(1):1–12. https://doi.org/10.1007/s12040-020-1343-y
• Gacaner, E. (2019). Torul-Kürtün (Gümüşhane) karayolu kaya şev duraysızlıklarının CBS tabanlı olarak belirlenmesi ve iki boyutlu kaya düşme modellemesi [Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü].
• Kara, R.T. (2020). Üç boyutlu kaya düşme analizleri iler olası tehlike haritası üretilmesi ve önlem yapıları tasarımı: Gümüşhane kent merkezi örneği [Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü].
• Karahan, M., Ersoy, H., & Akgun, A.M. (2020). A 3D numerical simulation-based methodology for assessment of landslide-generated impulse waves: a case study of the Tersun Dam reservoir (NE Turkey). Landslides 17, 2777–2794. https://doi.org/10.1007/s10346-020-01440-4
• Kul Yahşi, B., & Ersoy, H. (2018). Site characterization and evaluation of the stability of the Yesilyurt Landslide (Trabzon, NE Turkey) using back analysis method. J. Geophys. Eng. 15(3) 927–937, https://doi.org/10.1088/1742-2140/aaa9c3.
• Özdoğan, Ş. (2010). Torul Barajı (Torul-Gümüşhane) göl alanı sağ ve sol sahillerinin duraylılığının mühendislik jeolojisi açısından incelenmesi [Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü].
• Pehlivan, M. (2008). Kürtün baraj gölünün sağ sahilindeki Özkürtün (Gümüşhane) beldesinin heyelan analizi [Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü].
• Peker, S. (1998). Kürtün Barajı dolusavak güzergahındaki diyoritin jeomekanik özellikleri ve bu güzergahtaki kaya şevlerinin duyarlılığı [Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü].
• Sünnetci, M.O., Ersoy, H., & Ersoy, A.F. (2021) Numerical and back analysis-based methodology for support design of cut slopes at the Turkish-Georgian Border (NE Turkey). J. Mt. Sci. 18, 1678–1695. https://doi.org/10.1007/s11629-020-6650-x
• Şirin, A. (1995). Kürtün-Torul (Gümüşhane) arası karayolu kaya şevlerinin duyarlılık açısından incelenmesi [Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü].