Trabzon araklı kalker ocağındaki kaya şevleri duraylılığının bulanık mantık sistemi ile modellenmesi
Modeling the stability of rock slopes in the Trabzon arakli limestone quarry using fuzzy logic system
Yazar: ŞENER ALİYAZICIOĞLU
Danışman: PROF. DR. AYHAN KESİMAL
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Maden İşletme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Üç boyutlu modelleme = Three dimensional modelling

Özet:
Bu çalışmada, Taşönü (Trabzon-Araklı) kalker ocağındaki yenilmeler bulanık mantık sistemi ile irdelenmiştir. 2005-2007 yılları arasında 3 ayrı düzlemsel yenilmeye maruz kalan sahada, kayan bölgenin arkasında 5 ayrı noktada sondaj çalışması yapılmıştır. Sondajlardan elde edilen karot örnekleri üzerinde fiziksel ve mekanik deneyler gerçekleştirilmiştir. Laboratuvar çalışmaları ile arazi gözlem ve değerlendirme sonuçları birleştirilerek arazinin 3 boyutlu modeli oluşturulmuş ve yeni muhtemel yenilme düzlemlerinin oluşabileceği ortaya konmuştur. 3 boyutlu model üzerinden muhtemel yenilme düzleminin yüzey konumu tespit edilerek ve kesitler alınarak muhtemel yenilmenin boyutu ortaya konmuştur. Limit denge yöntemi ile analiz edilen ocakta, 3 boyutlu modelden tespit edilen kayacak kütlenin geometrik boyutları kullanılmıştır. Ocağa ait veriler ile bulanık mantık sistemi modellenmiştir. Matlab Fuzzy Logic Designer arayüzü kullanılarak kurulan bulanık sistemde, uzman görüşü olarak gerçek verilerin alt-orta-üst sınırları kullanılarak veriler bulanıklaştırılmıştır ve Mamdani çıkarım sistemi ile sonuç durulaştırılmıştır. İlk olarak kohezyon, içsel sürtünme açısı ve birim hacim ağırlık girdi parametreleri ile farklı üyelik fonksiyonlarına ait sonuçlar elde edilmiştir. Sonrasında, kohezyon, içsel sürtünme açısı, çatlak suyu basıncı ve patlatma ivmesi girdi parametreleri ile farklı sonuçlar elde edilmiştir. Bulanık mantık sistemi ile elde edilen güvenlik katsayısı çıktı sonuçları, RocPlane programı ile elde edilen analitik sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Analitik çözüme kıyasla parametre sayısı azaltılarak oluşturulan bulanık çıkarım sisteminin, limit denge analiz sonuçlarına yakın sonuçlar ortaya koyduğu bulunmuştur. Çalışma kapsamında, bulanık mantık sistemi ile analitik çözüm sonuçlarının korelasyon analizinde pozitif yönde ve yüksek düzeyde ilişkili olduğu ortaya çıkmıştır.

Abstract:
In this study, the failures in the Taşönü (Trabzon-Araklı) limestone quarry were examined with the fuzzy logic system. Drilling works were carried out at 5 different points behind the failure zone in the field, which was exposed to 3 different planar failures between 2005 and 2007. Physical and mechanical tests were applied to core samples obtained from the drillings. By combining laboratory studies with field observation and evaluation results, a 3D model of studying area was modelled and it was revealed that new possible failure planes could be formed. By determining the surface location of the new failure plane on the 3D model within sectioning, the extent of the possible failure zone has been formed. Limit equilibrium method has been applied to quarry by using the geometric dimensions of failure mass created by 3D model. The fuzzy logic system was modelled with the data of the quarry. In the fuzzy logic system, created by using Matlab Fuzzy Logic Designer, the data was fuzzified by using lower-middle-upper limits of real data as expert opinion and the result was defuzzified by Mamdani inference system. Firstly, the results of different membership functions were applied and compared within cohesion, angle of internal friction and unit weight input parameters. Afterwards, different results were analysed with input parameters as cohesion, angle of internal friction, water pressure and blasting acceleration. Factor of safety, as an output parameter, obtained from fuzzy logic system was compared with analytical results, calculated with RocPlane program. It was found that the fuzzy inference system, which was created by reducing the number of parameters compared to the analytical solution, produced results close to the limit equilibrium analysis results. Within the scope of the study, it was revealed that the fuzzy logic system and analytical solution results were positively and highly correlated in the correlation analysis.