Kaya düşme analizlerinde geri verme katsayısı etkisinin 3-boyutlu modellerle değerlendirilmesi
Evaluation of the effect of coefficient of restitution on rockfall analyses using 3-dimensional models
Yazar: İBRAHİM UYKUN
Danışman: PROF. DR. MUTLUHAN AKIN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ OGÜN OZAN VAROL
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Ülkemiz jeolojik, jeomorfolojik ve iklim özelliklerinden dolayı doğal afetlerin sık yaşandığı bir coğrafyada bulunmaktadır. Bu doğal afetler arasında kaya düşmeleri, ülkemizin birçok yöresinde önemli can ve mal kayıplarına neden olmaktadır. Kaya düşme modellerinde normal (Rn) ve teğetsel (Rt) geri verme katsayıları blok kinetik enerjisi ve hızı ile birlikte yuvarlanma mesafelerini kontrol eden en önemli parametrelerdir. Bu katsayılar kaya düşme analizlerinde bloğun yamaç yüzeyine çarpması sırasındaki enerji veya hız kayıplarını belirlemekte, böylelikle modelde bloğun ne şekilde bir yol ve hareket dinamiği izleyeceğini ortaya koymaktadır. Geri verme katsayıları arazi deneyleri (blok düşürme) veya kaya düşmelerinin gözlendiği sahalarda daha önceden düşen blokların konumları dikkate alınarak geriye dönük analizlerle belirlenebilmektedir. Geri verme katsayılarının arazi deneyleri veya geriye dönük analizlerle belirlenemediği durumlarda, benzer litolojiler veya yakın sahalar için daha önceki bilimsel çalışmalara ait veriler kullanılabilmektedir. 
Bu çalışma kapsamında, kaya düşme analizlerinde farklı yöntemlerle belirlenebilen/seçilebilen ve önemli bir parametre olan geri verme katsayılarının (Rn ve Rt) kaya düşmesi yuvarlanma hattı, sıçrama yüksekliği, yanal saçılım vb. gibi parametreler üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Değerlendirme kapsamında gerçek bir sayısal yüzey modeli üzerinde 3-boyutlu kaya düşme simülasyonları gerçekleştirilmiş ve bu modellemelerde Rn ve Rt değerleri belirli oranlarda değiştirilerek parametreler üzerindeki etkisi gözlemlenmiştir. Çalışma neticesinde, normal (Rn) ve teğetsel (Rt) geri verme katsayılarının değişimi ile bütün parametrelerde farklı oranlarda değişim olduğu sonucuna varılmıştır. Analiz sonuçları karşılaştırıldığında Rt katsayısının Rn katsayısına oranla parametreler üzerinde daha etkili olduğu veri setleri ve dağılım grafiklerinden anlaşılmaktadır. Rt katsayısı değerinin artması ile özellikle 0,5-0,6 gibi değerlerden sonra yuvarlanma mesafesi ve yanal saçılımda önemli değişimler olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
Due to its geological, geomorphological, and climatic characteristics, Türkiye is located in a geography where natural disasters frequently occur. Among these natural disasters, rockfalls cause significant loss of life and property in many parts of Türkiye. In rockfall models, normal restitution (Rn) and tangential restitution (Rt) coefficients are the most important parameters that control rolling distances along with block kinetic energy and velocity. These coefficients determine energy or velocity losses during the block's impact with the slope surface, thus revealing the path and movement dynamics of the block in the model. Restitution coefficients can be determined through field tests (block drop) or retrospective analyses considering the positions of previously fallen blocks in areas where rockfalls have been observed. In cases where restitution coefficients cannot be determined through field tests or retrospective analyses, data from previous scientific studies on similar lithologies or nearby areas can be used.
In this study, the effects of restitution coefficients (Rn and Rt), which are significant parameters that can be determined/selected by different methods in rockfall analyses, on rockfall rolling paths, bounce heights, lateral dispersion, and other parameters were evaluated. Three-dimensional rockfall simulations were conducted on a real digital surface model, and the effects of changing Rn and Rt values by specific ratios on the parameters were observed. As a result of the study, it was concluded that changes in normal (Rn) and tangential (Rt) restitution coefficients caused different rates of change in all parameters. When comparing the analysis results, it is understood from the data sets and distribution graphs that the Rt coefficient is more influential on the parameters compared to the Rn coefficient. Increasing the Rt coefficient value, especially beyond values like 0.5-0.6, has been observed to result in significant changes in rolling distance and lateral dispersion.