Geri Dön

Reliability analysis of a rock slope in Sumela Monastery, Turkey, based on discrete element and response surface methods

Sümela Manastırı'nda bir kaya şevinin ayrık eleman ve tepki yüzeyi metodlarına dayalı guvenirlik analizi

PDF İndir

  1. Tez No: 383037
  2. Yazar: NEDA DADASHZADEH
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HAFİZE ŞEBNEM DÜZGÜN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 141

Özet

It is widely recognized that a single factor of safety (FOS) calculated by traditional deterministic analysis methods may not represent slope safety due to involved uncertainties. The First Order Reliability Method (FORM) is one of the extensively used probabilistic methods in slope stability studies to quantify the uncertainties in the parameters. FORM can be easily applied when the slope is analyzed based on limit equilibrium methods. However, the recent numerical techniques are almost substituted by the conventional limit equilibrium approaches due to their high performance of representing the real phenomena. Monte Carlo Simulation (MCS) technique is a widely used probabilistic tool to consider the uncertainties. However, although advanced modeling techniques in slope stability analysis are successfully used in deterministic studies, they have so far found little use in probabilistic analyses due to their high computation cost. Alternatively, FORM can calculate the probability of failure (Pf) in more efficient way rather than MCS method. However, in order to be able to perform reliability studies, the corresponding limit state failure function is essential. It is not possible to generate an explicit failure function in cases simulated by numerical methods. The Response Surface Method (RSM) is usually used to approximate the implicit limit state failure function using an equivalent explicit mathematical function of the random variables. Since the approximated limit state function is explicit, the FORM can be applied to estimate the Pf. In this thesis, a reliability assessment methodology is developed by using three dimensional distinct element code, 3DEC, based on RSM. Once the limit state surface is generated, FORM is performed to calculate the Pf. The methodology is used to calculate the Pf of a selected potential rock wedge in Sumela Monastery, Turkey. The potential wedge is located at height of approximately 200 meters from the toe of the cliff with volume of about ten million m3. Rockfall evidences on the wedge indicate the slope instabilities. The Pf of the wedge is calculated to be 16.3% by 84 simulations in 3DEC based on proposed methodology which is about 10% of the number of simulations required for a MCS. It is concluded that by converging to the limit state surface obtained from RSM, slope instabilities occur inside the model and cause increase in total displacements and vertical velocity. It is also revealed that after about 10 cm of total displacement, the slope represents a critical uncontrollable situation which requires development of risk mitigation strategies.

Özet (Çeviri)

Klasik deterministic analiz yöntemleri ile hesaplanan Emniyet Katsayısı (EK) kaya şev duraylığı analizlerindeki belirsizlikler nedeniyle şevin güvenliğini temsil etmeyebilir. Birinci Mertebe İkince Moment (BMİM) methodu şev duraylığı çalışmalarında parametrelerdeki belirsizliği ölçmek için yaygın olarak kullanılan olasılığa dayalı yöntemlerden biridir. BMİM limit denge yöntemleri kullanılarak kolayca uygulanabilir. Son yıllarda sayısal teknikler gerçek olguları modellemede yüksek performans gösterdiği için klasik limit denge methotlarının yerini almiştir. Yüksek hesaplama gerektiren Monte Carlo Simulasyonu (MCS) bir başka yaygın olarak kullanılan olasılığa dayalı methoddur. Sayısal metodlerle güvenirlik analizi yapılabilmesi için sayısal tekniklere dayalı bir yenilme fonksiyonunun tanımlanması gereklidir. Tepki Yüzeyi Methodu (TYM) limit denge fonksiyonunun,rassal değişkenlerle ifade edilen eşlenik bir fonksiyonla kestirimidir. Eşlenik fonksiyon analiz olarak rassal değişkenlerle ifade edilebildiğinden BMİM ile yenilme olasılığı (Pf) in tahmini yapılabilir. Bu tezde TSM'ne dayalı üç boyutlu Ayrık Elemanlar Codu (3AEC) kullanılarak güvenlik analizi metodolojisi geliştirilmiştir. Bin kere limit denge yüzeyi yaratılınca Pf hesaplamak için BMİM uygulanmıştır. Metodoloji Türkiye'de Sümela Manastırında seçilen bir potansiyel kama türü kaya şevi için uygulanmıştır. Kayma potansiyeli olan kama şeklindeki şevin topuktan yüksekliği yaklaşık 200 m ve hacmi 10 milyon m3 tür. MCS methodunun %10'una denk gelen 3AEC'te 84 adet benzetişim ile kamanın kayma olasılığı %16.3 olarak bulunmuştur. TYM ile limit dengenin elde edilip şev duraysızlığının gösterilebildiği sonucuna varılmıştır. Ayrıca şevin 10 cm'lik hareketi sonrası kontrol edilemeyerek yenileceği, bu nedenle de zarar azaltma stratejilerinin geliştirilmesi gerektiği ortaya çıkmıştır.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    304998

    Probabilistic-numerical modeling of stability of a rock slope in Amasya Turkey

    Amasya-Türkiye?deki bir kaya şevinin duraylılığının olasılık-sayısal modellemesi

    SOHRAB GHEİBİE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. H. ŞEBNEM DÜZGÜN

    YRD. DOÇ. DR. AYKUT AKGÜN

  2. Tez No

    153232

    Assessment of degradation mechanism and stability of a cut slope in jointed and sheared limestone along Anakara-Eskişehir E90 highway

    Ankara-Eskişehir E90 karayolu üzerindeki çatlaklı ve makaslanmış kireçtaşında açılan şevin duraylılık ve degradasyon mekanizmasının belirlenmesi

    BURAK ÖZTEKİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2004

    Jeoloji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. TAMER TOPAL

  3. Tez No

    90956

    Reliability-based design of rock slopes

    Kaya şevlerinin güvenirlik temelli tasarımı

    HAFİZE ŞEBNEM DÜZGÜN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2000

    Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CELAL KARPUZ

    PROF. DR. M. SEMİH YÜCEMEN

  4. Tez No

    35703

    Plane failure analysis of rock slopes; A reliability approach

    Kaya şevlerinde düzlemsel kayma analizi; Bir güvenirlik yaklaşımı

    H.ŞEBNEM BAŞKAN DÜZGÜN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1994

    Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜNKAN PAŞAMEHMETOĞLU

  5. Tez No

    847537

    Numerical modeling of wave overtopping in nearshore structures

    Kıyıya yakın yapılarda dalga aşmasının sayısal modellenmesi

    HAMZA CHEIKH ALI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ DENİZ BAYRAKTAR BURAL

Geri Dön