3-Boyutlu Kaya Düşme Analizlerinde Geri Verme Katsayısı Etkisinin İncelenmesi
Investigation of the Effect of Restitution Coefficient on 3-Dimensional Rockfall Analyses
Yazar: Uykun, İbrahim; Akın, Mutluhan; Varol, Ogün Ozan
Dergi: Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, Vol. 11 No. 1, 2024
Anahtar kelimeler: Applied Geology ; Uygulamalı Jeoloji ; Rockfall,Restitution Coefficient,Kinetic Energy,Bounce Height,Runout Distance ; Kaya Düşmesi,Geri Verme Katsayısı,Kinetik Enerji,Sıçrama Yüksekliği,Yuvarlanma Mesafesi

Türkiye, jeolojik, jeomorfolojik ve iklim özellikleri nedeniyle bulunduğu coğrafyada doğal afetler sık yaşanmakta ve bu afetler arasında kaya düşmeleri, ülkenin pek çok bölgesinde ciddi can ve mal kayıplarına yol açmaktadır. Kaya düşme modelleme çalışmalarında girdi parametresi olarak kullanılan normal (Rn) ve tanjant (Rt) arazi geri verme katsayıları, blokların kinetik enerjisi ve hızıyla birlikte yuvarlanma mesafelerini belirleyen temel parametrelerdir. Bu katsayılar, kaya düşme analizlerinde bloğun yamaç yüzeyine çarpma esnasındaki enerji ve hız kayıplarını belirler, böylece modelde bloğun nasıl bir yörünge ve hareket dinamiği izleyeceğini ortaya koymaktadır. Geri verme katsayıları, arazi deneyleri (blok düşürme) veya kaya düşmelerinin yaşandığı sahalardaki daha önce düşen blokların konumları üzerinden geriye dönük analizlerle belirlenebilmekte veya arazi deneyleri ve geriye dönük analizlerin uygulanamadığı alanlarda, benzer litolojilere sahip veya yakın bölgeler için daha önceki bilimsel çalışmalarda kullanılan verilerden yararlanılabilmektedir. Bu çalışma kapsamında, kaya düşme modellemelerinde yapılan analizlerde farklı yöntemler kullanılarak belirlenebilen ve analizler için önemli bir parametre olan arazi geri verme katsayılarının (Rn ve Rt) yuvarlanma hattı, sıçrama yüksekliği, kinetik enerji ve yanal saçılım gibi unsurlar üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışmada, gerçek bir sayısal yüzey modeli kullanılarak 3-boyutlu kaya düşme simülasyonları gerçekleştirilmiş ve yapılan analizlerde Rn ve Rt katsayılarının değerleri belirli sınırlar arasında değiştirilerek parametreler üzerindeki etkisi belirlenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda, Rn ve Rt arazi geri verme katsayılarındaki değişimlerin tüm parametrelerde farklı oranlarda değişikliğe neden olduğu ve analiz sonuçlarının karşılaştırılması ile Rt katsayısının Rn katsayısına kıyasla parametreler üzerinde daha etkili olduğu veri setleri ve dağılım grafikleri ile ortaya konmuştur. Rt katsayısının değerinin artması ile özellikle 0,5 değerinden itibaren yuvarlanma mesafesi ve yanal saçılımlar da önemli değişiklikler belirlenmiştir.

Due to its geological, geomorphological and climatic characteristics, Türkiye frequently experiences natural disasters, among which rockfalls pose significant risks, causing considerable loss of life and property in many regions of the country. In rockfall modeling studies, the normal restitution coefficient (Rn) and tangential restitution coefficient (Rt) are key input parameters that, along with the blocks' kinetic energy and velocity, determine their runout distances. These coefficients govern the energy and velocity losses of a block upon impact with the slope surface, thereby influencing the trajectory and movement dynamics of the block within the model. Restitution coefficients can be derived from field tests (such as block drop tests), back analyses based on the positions of previously fallen blocks in areas where rockfalls have occurred, or from data used in prior scientific studies for regions with similar lithological characteristics when field tests or back analyses cannot be applied. This study examines the effects of terrain restitution coefficients (Rn and Rt), which can be determined using various methods in rockfall modeling analyses, on factors such as runout paths, bounce heights, kinetic energy, and lateral dispersion. Three-dimensional rockfall simulations were conducted using a real digital surface model, and in the analyses, the values of Rn and Rt were varied within specific ranges to observe their impact on the parameters. The results revealed that changes in the values of Rn and Rt caused varying degrees of change across all parameters. Comparative analysis demonstrated that the Rt coefficient had a more pronounced effect on the parameters compared to the Rn coefficient, as supported by datasets and distribution graphs. It was also observed that an increase in the Rt coefficient, especially from values of 0.5 and above, led to significant changes in runout distances and lateral dispersions.