Generation of an early warning system for landslide and slope instability by optical fiber technology
Heyelan ve şev duraysızlığı erken uyarı sisteminin oluşturulmasında fiber optik teknolojisinin kullanımı
- Tez No: 418344
- Danışmanlar: PROF. DR. HALUK AKGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Jeoloji Mühendisliği, Science and Technology, Geological Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 154
Özet
Bu çalışmanın amacı, kayma tipi ve litolojik birimden bağımsız bir şekilde tüm kütle hareketleri için bir erken uyarı sistemi oluşturmaktır. Bu amaçla, erken uyarı sistemi için fiber optik sistemler arazi koşullarında kullanım kolaylığı ve sürekli veri alma özellikleri sebebiyle tercih edilmiştir. Çalışmalar sırasında, iki farklı fiber optik sistem, Optik Zaman Alanı Yansıma Ölçer (OTDR-Optical Time Domain Reflectometer) ve Brillouin Optik Zaman Alanı Çözümleyici (BOTDA-Brillouin Optical Time Domain Analyzer) kullanılarak alternatif fiber kabloların ve ölçüm sistemlerinin Kocaeli ili Bahçecik Mevkii'nde bulunan ve afete maruz bölge ilan edilmiş çalışma sahası için uygulanabilirliği sınanmıştır. Saha çalışması öncesinde sistemler ile laboratuvar ortamında çalışılmıştır. Laboratuvar çalışmaları sırasında tasarlanan ve arazi koşullarındaki duraysız bir şevi temsil edebilecek şekilde bir eğim mekanizmasına sahip olan heyelan simulasyon modeli kullanılmıştır. Sistemlerin arazi koşullarına uygunluğu tespit edildikten sonra sistemin heyelan sahasına uygulanması için çalışmalara başlanmıştır. Çalışmalar laboratuvar ölçeğinde OTDR ile hassas ölçümler alınabileceğini göstermiştir, fakat sistem enerji kaybı prensibi ile çalıştığı için saha uygulaması için yeterli olmadığı tesbit edilmiştir. Bundan dolayı, gerinimi enerji kaybı değil, frekans kayması ile belirleyen BOTDA sistemi arazi uygulamaları için tercih edilmiştir. Fiber optik sistem ile ölçümler yapıldıktan sonra elde edilen sonuçların söz konusu kütle hareketi sonucunda oluşan deplasman değerleriyle karşılaştırılması gerekmektedir. Laboratuvar ölçeğinde yapılan çalışmalar sonucu oluşan deplasman değerleri açık bir şekilde belirlenebilmektedir, fakat durum gerçek bir heyelan sahası için böyle açık değildir. Bu sebeple, fiber optik sistemden elde edilen gerinim değerleri ile meydana gelen deplasmanların karşılaştırılması şev stabilitesi analizleri ile mümkün olmuştur. Bunun için, heyelan boyunca çizilmiş üç profilden geriye dönük çözümleme yapılarak kayma anında malzemenin sahip olduğu kesme dayanımı parametrelerine ulaşılmıştır. Daha sonra sonra heyelan, sonlu eleman yöntemi ile modellenerek dairesel kaymanın olduğu kritik bölgelerdeki deplasman değerleri hesaplanmıştır. Sonlu eleman yöntemi uygulanmasında esas amaç alanda en çok deplasmanın beklendiği kritik olan bölgelerin belirlenmesi ve fiber optik sistemin belirlenen bu bölgelere yerleştirilerek çalışmaların hasassiyetinin araştırılmasıdır. Bu sayede arazide yapılacak çalışmalardan elde edilecek sonuçların güvenilirliği daha iyi anlaşılacaktır. Sonuç olarak, heyelan alanında modelleme çalışmaları ile elde edilen deformasyon sonuçları arazide fiber optik yöntemlerle elde edilen izleme/gözlemleme sonuçlarıyla karşılaştırıldığında uyumlu oldukları anlaşılmaktadır.
Özet (Çeviri)
The purpose of this study is to develop an early warning system for all kinds of mass movements regardless of the failure mechanism and lithology type. For this purpose, an optical fiber system was preferred due to its superiority in field conditions and continuous data measurement capability. Two different optical fiber systems, namely, the Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) and the Brillouin Optical Time Domain Analyzer (BOTDA) were experimented with alternative fiber cables and their competency was investigated for a real case landslide located in a hazard prone region in Bahçecik Settlement Area in Kocaeli Province. Before the field experiment, the systems were tested first in laboratory scale. For the laboratory studies, a landslide simulation model having an inclination mechanism designed to represent a slope was used. After these experiments, their applicability in the field or for a real case was conducted. Experiments revealed that the OTDR allows sensitive measurement in laboratory scale but is not suitable for field application due to its energy loss based measurement nature. Therefore, the BOTDA system capable of measuring strain without power loss but detecting frequency shift was preferred for the field studies. Once the measurements from the optical fiber system were gathered, it was necessary to compare these results with the displacements that occurred on the studied mass. The displacements that take place in a small scale laboratory landslide simulator are rather obvious; however this is not the case for field application. Therefore, slope stability analyses were conducted in order to compare the strain results collected from fiber cables with displacements on the moved mass. In order to accomplish this objective, a back analysis study was implemented to reach the mobilized shear strength parameters of the moved mass by utilizing three profiles. Then, the landslide was modeled based on deformation analysis via the finite element method to compute the displacements of the critical region within circular failure. The main purpose of the finite element analysis was to determine the most critical part of the failure region and to examine the sensitivity of the study by locating the optical fiber system at this region. Thus, the reliability of field results can be better understood. In conclusion, finite element modelling results showed that the displacement values calculated by modelling were in good agreement with those obtained through field monitoring with BOTDA.
Benzer Tezler
- Numerical investigation of hydrodynamic effects of waves caused by landslide in dam reservoirs
Toprak kayması sonucu oluşan dalgaların baraj haznesinde oluşturduğu hidrodinamik etkilerin nümerik olarak araştırılması
VAFA KHOOLOSI
Doktora
İngilizce
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SEDAT KABDAŞLI
- Afet yönetimine yönelik açık veri modeli ve konumsal analiz araçlarının geliştirilmesi: Heyelan ve sel örneği
Developing open geo-data model and analysis tools for disaster management: Landslide and flood case
M. SELİM BİLGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Coğrafyaİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARİF ÇAĞDAŞ AYDINOĞLU
- Finansal krizler için erken uyarı sistemi modellemesi: Dinamik probit model yaklaşımı
Modelling an early warning system for financial crises: A dynamic probit model approach
GÜLDEN ŞENGÜN
- Deprem sonrasında uydu verileri ve yersel veri entegrasyonu ile arazi örtüsü/arazi kullanımı analizi
Land cover/land use analysis after an earthquake through integration of satellite and ground data
CİHANGİR AYDÖNER
Doktora
Türkçe
2005
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. DERYA MAKTAV
- Güneydoğu Asya krizi (Finansal krizler, kırılganlık ve öncü göstergeler)
South East Asia (Financial crises, fragility and leading indicators)
AYHAN TOSUNER