Kayalar için bazı kazılabilirlik yöntemlerinin değerlendirilmesi ve gsı ile nokta yükü dayanım indeksini esas alan grafik yöntemin tahmin performansının araştırılması
Assessment of some excavability methods for rocks and investigation of prediction performance of the graphical method based on gsi and point load strength index
Yazar: ERKİL ONUR TARI
Danışman: PROF. DR. REŞAT ULUSAY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Kaya ortamlarında yapılacak mühendislik kazılarında hangi kazı yönteminin uygulanacağının belirlenmesi; yapım sürelerinin, imalat aşamalarının, maliyetlerin, üretim miktarının, estetik koşulların, orta ve uzun dönem güvenliklerin ve çevresel etkilerin kontrol edilebilmesini sağlayan ve bu nedenle pek çok mühendislik disiplininin ilgilendiği önemli konular arasında yer almaktadır. Günümüze değin herhangi bir sahada başlıca kazı yöntemlerinden (doğrudan kazma, sökme, kırma ve patlatma) hangisinin uygulanabileceğinin belirlenmesi amacıyla bazı yöntemler ve/veya sınıflama sistemleri geliştirilmiş olmakla birlikte, bunların uygun kazı yöntemini tahmin etme performanslarıyla ilgili bazı sınırlamalarla karşılaşılmaktadır. Bu çalışmada, söz konusu bu sınırlamalar dikkate alınarak; mevcut çok parametreli kazı yöntemini belirleme sistemlerinden bazılarının tahmin performanslarının araştırılması ve ayrıca Jeolojik Dayanım İndeksi (GSI) ile nokta yükü dayanım indeksini (Is(50)) esas alan yöntemin zengin bir veri tabanı kullanılarak modifiye edilmesi (değişiklik yapılması) amaçlanmıştır. Bu amaçla, Türkiye'de kazı işleminin hangi yöntemle yapıldığı bilinen proje sahalarına ait jeoteknik veri dikkate alınarak ve belirlenmiş ölçütlere göre 280 lokasyona ait bir veri tabanı oluşturulmuştur. Yapılan çalışmalarda bu veri tabanından yararlanılmıştır. Değerlendirmeler sonucunda; süreksizlik aralığı ve Is(50)'yi dikkate alan sistemlerden birinin; sökerek kazılan lokasyonlar dışında, uygulanmış kazı yöntemini doğru tahmin edemediği belirlenmiştir. Bu durumun başlıca nedeni, günümüzde iş makinelerindeki performans artışına bağlı olarak bu sistemlerde kazı türleri arasında önerilmiş sınırların tahmin başarısını bir ölçüde yitirmiş ve bu sınırların dar bir veri tabanı kullanılarak önerilmiş olmasıdır. Diğer kazı tahmin sisteminin ise, doğrudan kazma ve sökme yöntemlerinin uygulanabileceği sahaları başarılı şekilde tahmin ettiği, ancak kırma ve patlatma yöntemleri için aynı başarıyı gösteremediği anlaşılmıştır. Kırma yöntemiyle ilgili bu uyumsuzluğun, kayaların uygun özelliklere sahip olduğu durumlarda bile, Türkiye'de genel olarak inşaat sektöründe sökme yönteminin sistematik olarak uygulanmaması nedeniyle bunun yerine kırma yönteminin tercih edilmesinden ve bu yöntemin ekonomik / pratik olmadığı durumlarda patlatma yönteminin uygulanmasından kaynaklanmış olması söz konusudur. Tez çalışması kapsamında incelenen diğer yöntem GSI ve Is(50)'yi dikkate almaktadır. Yöntemde Is(50) için belirlenmiş iki eşik değere göre kazı türünü belirlemek üzere iki ayrı GSI abağının kullanılması, bu abaklardaki kazı yöntemlerini birbirinden ayıran sınırların yetersiz sayıda veriyle çizilmiş olması ve görsel değerlendirmeyi esas alan subjektif bir GSI belirleme yaklaşımının kullanılması gibi nedenlerle yöntem, tez çalışmasına ait veri tabanı kullanılarak değiştirilmiştir. Bu değişiklik sonucunda; bu çalışmada oluşturulan veri tabanındaki tüm veri çiftlerinin belirgin şekilde gruplanarak başlıca dört kazı türünü ayırtlayacak şekilde bunlar arasındaki sınırların elde edildiği ve herhangi bir sahada belirlenecek GSI ve Is(50) değerleri kullanılarak tek bir abaktan sahada uygulanabilecek kazı yönteminin tahmin edilebilmesinin mümkün olacağı anlaşılmıştır.

Abstract:
Determining the excavation method, which is applied in engineering excavations in rock environments, enables to control construction period, manufacturing stages, costs, production quantity, aesthetic conditions, mid and long term safety factors and environmental impacts, and therefore, it takes a place among the most significant issues that concern several engineering disciplines. Despite the fact that certain methods and/or classification systems have been recently developed in order to determine which one of the major excavation methods (digging, ripping, breaking and blasting) should be used at any site, certain limitations have been encountered with respect to their performance in estimating the applicable excavation method. In this study, by considering these limitations, it is aimed to investigate the prediction performance of the existing multi-parameter excavation methods and to modify the method based on Geological Strength Index (GSI) and point load strength index (Is(50)) using a database. For this purpose, a database was established for 280 locations considering the specified criteria and the geotechnical data related to particular project sites located in Turkey where the applied excavation methods are known, and subsequently this database has been utilized in the assessments. As a result of the evaluations conducted using the database, it was understood that no data has matched with the excavation types estimated as per the excavation methods determined by considering the fracture frequency and Is(50) excluding some locations where ripping was made. The main reason for this situation is that the success of the estimation of the proposed boundaries between the types of excavations in these systems have failed to a certain extent due to the performance increase in the performance of the construction machines recently, and due to suggestions of these boundaries on the basis of a limited database. On the other hand, the other excavation system has successfully estimated the sites, where the methods of digging and ripping could be applied; however, it could not achieve the same success with respect to the methods of breaking and blasting. The mismatch observed in the breaking method may result from the fact that the ripping method has not been applied systematically in the construction industry in Turkey in places, where rocks have suitable properties and replacing the breaking method and applying the blasting method where the breaking method is not economical / practical. The other method examined within the scope of this thesis takes GSI and Is(50) into account. The method was modified using the database obtained in the thesis study because of the following reasons two different GSI based excavation diagrams have been used in order to determine the excavation type according to two threshold Is(50) values, the boundaries between the excavation methods, set forth in such diagrams from each other, have been drawn using insufficient data, a subjective GSI determination approach based on visual evaluation has been used in this method. As a result of such modification, it was understood that distinct boundaries between the excavation types are ontained in a manner that all data pairs included in the substantial database formed during the thesis study are prominently grouped and the main four excavation types are distinguished; and that it is possible to estimate the excavation method that can be applied at any site from a single excavation estimation chart by using the GSI and Is(50) values.