Şistlerin ayrışması ile oluşan rezidüel zeminlerin ve kaya kütlesinin statik – dinamik koşullarda şev duraylılığının belirlenmesi, bir açık işletme örneği
Determination of slope stability of residual soil and rock mass formed by weathering of schists under static – dynamic conditions, a case study from an open pit mine
Yazar: IŞIK ŞENER AYDEMİR
Danışman: PROF. DR. NİHAT SİNAN IŞIK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Dünya genelinde, açık işletmeye sahip maden ocaklarında cevher üretimi için şevlendirme uygulamaları yapılmaktadır. Tez çalışması kapsamında Kuzeybatı Anadolu Bölgesi'nde işletilmekte olan bir maden ocağındaki şistlerin ayrışmasıyla oluşan rezidüel zemin şevlerinin stabilitesi incelenmiştir. Ocakta yaygın olarak şist birimler gözlenmiştir. Bu birimlerin içeriği kalkşist, kuvars feldispar şist, klorit serisit şist ve kuvars şist şeklindedir. Bu birimler orta-tamamen ayrışmış ve özellikle üst seviyelerde ocağın büyük bir bölümünde rezidüel zemin özelliği kazanmıştır. Rezidüel birimin çok düşük dayanımlı yapısı, bölgedeki faylanma ve yapısal unsurlar ile yüzey suları etkisi birleşince bu şevlerde kütle hareketleri oluştuğu görülmüştür. Özellikle yüzey suları, şevlerde gözenek suyu basıncı oluşturarak yenilmelere sebep olmuştur. Kütle hareketi gerçekleşmiş şev yüzeylerinden alınan örselenmemiş örnekler üzerinde zemin indeks deneyleri ile konsolidasyonlu-drenajlı (CD) koşullarda makaslama deneyleri yapılarak rezidüel zeminlerin mekanik özellikleri tespit edilmiştir. Gözlenen kaymaların saha ölçümleri ile geometrileri ve doygunluk oranları belirlenerek güvenlik sayıları belirlenmiş, geri analiz yöntemi ile kayan malzemenin makaslama dayanımı değerleri saptanmıştır. Sonrasında alınan numuneler üzerinde yapılan konsolidasyonlu-drenajlı deneyler ile bu makaslama parametreleri karşılaştırılmıştır. Rezidüel zeminlerde oluşan duraysızlıkların mekanizmaları limit denge analizleri ve sonlu eleman analizleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Aynı zamanda, işletme sahasında ayrışmanın nispeten daha düşük olduğu zonlarda süreksizlik düzlemleri, hat etütleri ile ölçülerek süreksizlik koşulları değerlendirilmiş ve süreksizlik kontrollü duraysızlık olasılığı kinematik analizler ile değerlendirilmiştir. Bu çalışmalara ek olarak işletme sahasının planlanan nihai ocak geometrisi üzerinde limit denge analizleri ve sonlu eleman analizleri kullanılarak stabilite değerlendirmeleri yapılmıştır. Son aşamada da zaman alanında sonlu elemanlar analizleri yapılarak deprem etkisi altında şev stabilitesi incelenmiştir.

Abstract:
ABSTRACT
Worldwide, in open pit mines, sloping is practiced for mine production. Within the scope of this thesis, the stability of the residual soil slopes formed by the weathering of schists in a mine operating in the Northwestern Anatolia Region was investigated. Schists are commonly observed in the mine. These units consist of calcschist, quartz feldspar schist, chlorite sericite schist and quartz schist. These units are moderately weathered to completely weathered and acquired residual soil characteristics in a large part of the mine, especially in the upper levels. It was observed that the very low strength character of the residual unit is combined with the faulting and structural elements in the region and the effect of surface waters resulted in mass movements on these slopes. Particularly the surface waters have caused failures by creating pore water pressure on the slopes. The mechanical properties of the residual soils were determined by performing soil index tests and shear tests under consolidated-drained (CD) conditions on undisturbed samples taken from the slope surfaces where mass movement occurred. The geometries and saturation ratios of the observed slides were determined on site measurements, the factor of safety was determined, and the shear strength values of the sliding material were determined by back analysis method. Then these shear parameters were compared with the drained shear strength tests performed on the samples taken from the field. The mechanisms of instabilities occurring in residual soils were evaluated using limit equilibrium and finite element analyses. At the same time, discontinuity conditions were evaluated by measuring the discontinuity planes in the zones where weathering is relatively low in the operation area, and the possibility of discontinuity controlled instability was evaluated by kinematic analysis. In addition to these studies, limit equilibrium and finite element analyses were performed on the planned final pit geometry of the operation site. Finally, slope stability under the influence of earthquake was examined by performing finite element analyses in the time domain.