Patlatma kaynaklı titreşimlerin sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
Analysis of blast-induced ground vibrations by the finite elements method
Yazar: MUNKH-ERDENE JADAMBAA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ABDULKADİR KARADOĞAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Patlatma = Blasting ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Titreşim = Vibration

Özet:
Patlatmadan kaynaklanan titreşim dalgalarının büyüklüğünün önceden tahmin edilmesi ve buna bağlı olarak da kontrollü atımlar gerçekleştirilmesi, patlatmanın çevresel etkileri açısından büyük bir önem taşımaktadır. Bu titreşimlerin içinde yayıldığı ortam patlatmanın yapıldığı formasyon olan kaya birimidir. Bu nedenle, patlatmanın yapıldığı kaya biriminin jeomekanik özelliklerininbu dalgalar üzerinde etkili olduğu bilinmektedir. Bilinen bir başka gerçek de, kayaçların doğasından gelen bu özelliklerin sabit olmayıp, kayaç kütlesi içerisinde değişkenlik gösterdiğidir.Bu çalışmanın amacı; çalışma sahası olarak seçilen ve patlatmalı kazı çalışmaları yapılan İstanbul-Çatalca Yöresi Akyol Taşocağı ve Kırklareli-Vize Yöresi Özarslan Taşocağı'nda, sahalardaki kaya kütlesinin jeomekanik parametrelerinin ve bu parametrelerdeki değişkenliklerin belirlenerek, ANSYS bilgisayar programı aracılığıyla, patlatma kaynaklı oluşan titreşim dalgalarının sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesidir.Bu çalışma kapsamında, Akyol Taşocağı'ında yapılan 6 ve Özarslan Taşocağı'nda yapılan 4 atımın bilgileri, alınmış ve patlatma veri formlarına aktarılmıştır. Değişik zamanlarda izlenen atımlardan kaynaklanan titreşimler, toplam 8 adet Intantel Minimate Plus model titreşim ölçer yardımıyla ölçülmüştür. İzlenen atımlardan sonra oluşan yığınların dijital fotoğrafları çekilmiş ve Split-Desktop Programında parça boyut dağılımı belirlenmiştir.Çalışma sahalarında alınan numuneler üzerinde İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü Kaya Mekaniği Laboratuarı'nda gerekli kaya mekaniği testleri uygulanarak kaya kütlesinin jeomekanik özellikleri belirlenmiştir.İzlenen atımlara ait SOLIDWORKS programında oluşturulan üç boyutlu basamak geometrileri sonlu elemanlar yöntemi ile modelleme yapabilen ANSYS-WORKBENCH programına aktarılmıştır. Üç boyutlu geometrisi, malzeme oluşturması, ağ ataması ve model şartları oluşturulan atımların titreşimlerinin oluşturduğu hız ve deformasyon dağılımları ANSYS-WORKBENCH programında sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak analiz edilmiş ve modellenmiştir.Söz konusu sahalarda titreşim ölçerler ile kaydedilen titreşim parametreleri ve sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan modelleme sonuçları değerlendirilmiş ve karşılaştırılmıştır. Araştırma sonucu elde edilen veriler ışığında, patlatma ile oluşan titreşim dalgalarının patlatmadan sonraki davranışları ortaya konulmuş ve böylece titreşimlerin yaratabileceği çevresel risklerin sayısal modelleme gibi yöntemler kullanılarak azaltılabileceği ortaya konulmuştur.

Abstract:
The prediction of ground vibrations and the realization of controlled blasting based on this prediction have a great importance in terms of environmental effects of blasting. The medium for the propagation of these vibrations is the rock where the shots are fired. It is well known fact that the geomechanical properties of the rock affect the ground vibration propagation. Another well known fact is that these properties, by nature, are not constant, but vary through the rock mass. In this study, the effect of these variations, especially variation of Elasticity Modulus, on the ground vibrations was investigated.The purpose of this study is modeling vibration blast-induced waves by finite element method with ANSYS computer software in Akyol Quarry of Catalca region and Ozarslan Quarry of Kirklareli Vise region which selected as the study area and the blasting excavation works, in fields of rock mass geo-mechanical parameters and determined of these variations parameters.In this study, 6 shot at Akyol Quarry and 4 shot at Ozarslan Quarry informations was received and transferred to blasting data forms. Monitored at different times due to shots vibrations, with a total 8 pieces Intantel Minimat Plus model, vibration monitor were measured. Watched after shots, digital photographs were taken of the muckpiles and were determined particle-size distribution by Split-Desktop Program. On specimens taken from working the fields, geo-mechanical properties of the rock mass determined which necessary applied to mechanics tests at Rock Mechanics Laboratory, Department of Mining Engineering, Faculty of Engineering, Istanbul University.Watched shots of 3D bench geometries created in SOLIDWORKS program, transferred to ANSYS-Workbench capable of modeling by finite element method. Created 3D geometry, material to create, meshing and model conditions of shots vibrations created velocity and deformation distributions were analyzed and modeled by using finite element method in ANSYS Workbench program.In these sites, results of the modeling made by the finite element method and vibration parameters recorded by vibration monitors evaluated and compared. In the light of the data obtained as a result of the research, blast-induced vibration waves being introduced the behaviors after blast and thus environmental risks created by vibrations, can be reduced by using methodssuch that numerical modelling, have been introduced.