Mikro Parametrelerin Makro Mekanik Kaya Davranışı Üzerindeki Etkisi: Ayrık Elemanlar Yöntemiyle Model Kalibrasyonu

Yıl 2021, , 67 - 82, 18.06.2021

Özge Dinç Göğüş

https://doi.org/10.24232/jmd.935400

Cited By: 1

Öz

Mühendislik yapılarının içinde veya üzerinde inşa edilen kayalarla nasıl bir etkileşim içinde olacağını
anlamada sayısal modelleme yöntemleri oldukça etkileyeceği bilgiler sunmaktadır. Ancak bu bilgilerin mevcut kaya
ortamını ne denli temsil edici olduğu oluşturulan sayısal modelin güvenilirliğine bağlıdır. Bu nedenle bir modelin
oluşturulmasında etkili olan mikro parametrelerin en doğru şekilde kalibre edilmesi ve model sonuçlarının, modelin
çözünürlüğünden ve/veya boyutlarından bağımsız olması gerekmektedir. Son yıllarda kaya gibi karmaşık katı
yapıların mekanik davranışlarının belirlenmesinde yaygın olarak ayrık elemanlar yöntemi (DEM) kullanılmaktadır.
Söz konusu çalışmanın amacı, bu yönteme dayanan sayısal bir modelin oluşturulmasında gerekli mikro parametrelerin,
bir kayanın makro mekanik özellikleri ve deformasyon davranışı üzerindeki etkisini araştırmaktır. Her bir mikro
parametrenin ayrı ayrı ele alındığı çalışmada, Yade açık kaynaklı DEM kodu kullanılarak çok sayıda tek eksenli
sıkışma, tek eksenli çekme ve üç eksenli sıkışma dayanım deneyi simülasyonları yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar,
kayaların tek eksenli sıkışma dayanımının (UCS) öncelikle mikro-kohezyona, tek eksenli çekme dayanımının (UTS)
ise birincil olarak partiküller arası çekme dayanımına bağlı olduğunu göstermiştir. Ayrıca bu iki dayanım özelliği
mikro-elastisite modülü ve rijitlik oranıyla da güçlü bir etkileşim içindedir. Kayaların deformasyon özelliklerinden
olan Young modülü (E) ve Poisson oranı (ν) ise doğrudan mikro-elastisite modülü ve rijitlik oranı ile denetlenmektedir.
Mikro-içsel sürtünme açısındaki artış kayanın yenilme zarfının eğimini artırırken, dayanım oranının (UCS/UTS)
saptanması deney simülasyonları başlamadan önce atanan koordinasyon sayısıyla belirlenmiştir. Bu çalışma sayısal
model parametrelerinin birbirleriyle olan etkileşimlerine göre bir kayanın dayanım ve deformasyon özelliklerinin
bağlı olduğu koşulları göstermektedir. Elde edilen sonuçlar, mühendislik yapılarının inşasında karşılaşılacak kaya
davranışlarını önceden kestirebilen sayısal modellerin geliştirilmesinde uygulanabilir, pratik ve yol gösterici bilgiler
sunmaktadır.

Anahtar Kelimeler

Kaya davranışı, Mikro parametreler, Mekanik özellikler, Kalibrasyon, Ayrık elemanlar yöntemi (DEM

Kaynakça

• Al-Busaidi, A., Hazzard, J.F., Young, R.P., 2005. Distinct element modeling of hydraulically fractured Lac du Bonnet granite. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 110 (6), doi: 10.1029/2004JB003297.
• Beniawski, Z.T., 1968. The effect of specimen size on compressive strength of coal. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 5, 325–335.
• Cho, N., Martin, C.D., Sego, D.C., 2007. A clumped particle model for rock. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 44, 997–1010