Geri Dön

Zayıf kumtaşı biriminde açılan bir şevin deterministik ve güvenirlik analizleri ile incelenmesi

Investigation of a cutting slope in a weak sandstone using deterministic and reliability analysis

PDF İndir

  1. Tez No: 970616
  2. Yazar: SEVİNÇ ŞEHNAZ AKTAŞ ARI
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET ŞÜKRÜ ÖZÇOBAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Geoteknik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu doktora tezinin temel amacı, zayıf kaya ortamlarında açılan mühendislik şevlerinin stabilitesini, yalnızca klasik deterministik yöntemlerle değil; aynı zamanda belirsizlikleri sistematik biçimde dikkate alan güvenilirlik temelli stokastik analizlerle inceleyerek daha gerçekçi, güvenli ve uygulanabilir mühendislik kararlarının elde edilmesini sağlamaktır. Günümüzde zayıf kayaç ortamlarında yapılan stabilite analizlerinde, parametrelerdeki doğal değişkenlikler ile ölçüm ve modelleme belirsizlikleri sıklıkla göz ardı edilmekte; bu durum projelerin hem güvenliği hem de maliyet etkinliği açısından risk oluşturmaktadır. Bu çalışmada, bu eksiklikleri gidermek üzere hem istatistiksel hem de nümerik yöntemlerin bir araya getirildiği bütüncül bir analiz yaklaşımı geliştirilmiştir. Çalışma kapsamında, Trakya Formasyonu'na ait zayıf kumtaşı biriminde yer alan ve bir otoyol güzergahı boyunca açılmış olan temsilî bir yarma şevi ele alınmıştır. İlk aşamada, kaya kütlesine ait fiziksel ve mekanik özellikler; detaylı mühendislik jeolojisi etütleri, laboratuvar deneyleri ve arazi gözlemleriyle belirlenmiş, farklı örselenme düzeylerine göre Hoek-Brown ve Mohr-Coulomb kırılma kriterleri tanımlanmıştır.Bu veriler kullanılarak deterministik analizler Plaxis LE yazılımı ile Janbu ve Genelleştirilmiş Limit Denge Yöntemleri üzerinden gerçekleştirilmiş; şevin güvenlik katsayısı yönünden duraylılığı değerlendirilmiştir. Tezin özgün yönlerinden biri, Trakya Formasyonu'nun zayıf kumtaşı birimine ait mevcut saha ve laboratuvar verilerinin sistematik biçimde derlenerek istatistiksel analizlere uygun biçimde işlenmesi ve bölgeye özgü bir parametre veri tabanının oluşturulmasıdır. Bu veri tabanı, belirsizliklerin sadece teorik değil, gerçek saha koşullarına dayalı olarak temsil edilmesine olanak tanımaktadır. Bu veriler temelinde, stokastik analizlerde kullanılmak üzere kohezyon, içsel sürtünme açısı, çatlak suyu derinlik oranı ve yatay deprem ivmesi gibi kritik parametrelerin olasılık dağılımları tanımlanmıştır. Güvenilirlik analizleri, açık kaynak kodlu OpenTURNS kütüphanesi ve Python programlama dili kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Analiz sürecinde, First-Order Reliability Method (FORM), First-Order Second Moment Method (FOSM) ve Monte Carlo Simülasyonu (MCS) gibi yaygın stokastik yöntemlerle göçme olasılığı (Pf) ve güvenilirlik indeksi (β) değerleri elde edilmiştir. Bu yöntemlerin her biri, belirli varsayımlar altında risk düzeyini farklı şekilde temsil etmekte olup, sonuçlar karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Çalışma sonucunda, deterministik analizlerde kullanılan geleneksel güvenlik katsayısı yaklaşımının, özellikle zayıf kayaç ortamlarında sistematik parametre belirsizliklerini temsil etmede yetersiz kaldığı gözlemlenmiştir. Buna karşın, stokastik yöntemlerle yapılan güvenilirlik analizlerinin mühendislik belirsizliklerini sayısal olarak temsil edebilmesi sayesinde daha gerçekçi ve karar vericiye yönelik sonuçlar sunduğu görülmüştür. Ayrıca, açık kaynaklı ve esnek yazılım altyapısı kullanılarak geliştirilen analiz ortamı, mühendislik projelerinde pratik olarak uygulanabilir bir yapı sunmakta; saha verilerine dayalı belirsizliklerin doğrudan modele entegre edilebildiği bir analiz çerçevesi ortaya koymaktadır. Bu tez çalışması, oluşturduğu istatistiksel veri tabanı, entegre analiz yaklaşımı ve açık kaynak yazılım uygulaması ile zayıf kaya ortamlarında şev stabilitesi problemlerinin daha bilimsel, rasyonel ve güvenli biçimde ele alınmasına katkı sağlamaktadır. Elde edilen yöntem ve sonuçlar hem akademik hem de uygulamalı mühendislik açısından yol gösterici niteliktedir.

Özet (Çeviri)

The main objective of this doctoral thesis is to evaluate the stability of cut slopes in weak rock environments not only through conventional deterministic approaches but also by applying reliability-based stochastic analysis methods that systematically incorporate uncertainties. In current engineering practice, stability assessments in weak rock masses often overlook the natural variability of input parameters as well as uncertainties related to measurement and modeling, which may lead to risks concerning both safety and cost-effectiveness. This study addresses these limitations by proposing a comprehensive approach that integrates both statistical and numerical methods into slope stability evaluation. The study focuses on a representative highway cut slope located within the weak sandstone units of the Trakya Formation. In the initial phase, physical and mechanical properties of the rock mass were determined through detailed geotechnical investigations, laboratory tests, and field observations. Based on varying degrees of disturbance, both Hoek-Brown and Mohr-Coulomb failure criteria were defined. Deterministic analyses were conducted using Plaxis LE software, applying Janbu and Generalized Limit Equilibrium methods to assess the slope's safety factor under different conditions.One of the novel contributions of the study is the development of a statistical parameter database specific to the weak sandstone of the Trakya Formation. This database was compiled from field and laboratory data and statistically processed to enable realistic representation of uncertainty in model parameters. Critical variables such as cohesion, friction angle, joint water ratio, and horizontal seismic acceleration were characterized by appropriate probability distributions. Reliability analyses were performed using the open-source OpenTURNS library integrated with Python scripting. Three widely used stochastic techniques—First-Order Reliability Method (FORM), First-Order Second Moment Method (FOSM), and Monte Carlo Simulation (MCS)—were employed to compute the probability of failure (Pf) and reliability index (β). The results of these methods were comparatively assessed under varying input conditions. The findings reveal that conventional deterministic approaches, which rely solely on safety factors, fall short of adequately representing the systematic uncertainties encountered in weak rock environments. In contrast, reliability-based analyses offer more realistic, informative, and decision-supportive outcomes by numerically quantifying these uncertainties. Moreover, the open-source computational platform used in this study provides a flexible and practical framework for geotechnical modeling, allowing for seamless integration of field-derived uncertainty into the analysis. Overall, this thesis contributes to engineering practice by introducing a statistically grounded parameter database, a hybrid deterministic-stochastic analytical framework, and an open-source computational environment. The proposed methodology provides a rational, scientific, and practical basis for the assessment and design of slopes in weak rock formations, with implications for both academic research and professional engineering applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    543120

    İkiz tünel kazılarına bağlı oluşan yüzey oturmalarının tahmini

    Prediction of ground surface settlement induced by twin tunnels

    ZEHRA KAPUSUZ ASLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSAFFA AYŞEN LAV

    PROF. DR. MEHMET MUHİT BERİLGEN

  2. Tez No

    68882

    Gönen ve Ekşidere (Balıkesir) termal sularının hidrojeolojik incelenmesi

    Hydrogeological investigation of Gönen and Ekşidere (Balıkesir) thermal waters

    HULİSİ TOLGA YALÇIN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERDOĞAN YÜZER

  3. Tez No

    467303

    Taşkısığı ve Çaltıçak köyleri (Adapazarı) yeraltısularının kirlenme potansiyelinin değerlendirilmesi

    Evaluation of pollution potential of undergrounwater at Taskisiği and Calticak village (Adapazari) region

    CAN AKIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YÜKSEL ÖRGÜN TUTAY

  4. Tez No

    1009814

    Karayolu tünelinin sayısal yöntemlerle üç boyutlu modellenmesi-örnek uygulama

    3-D modelling of highway tunnel using numerical methods-case study

    BERAT İHSAN HAFIZOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NAİL ÜNSAL

    DOÇ. DR. EBU BEKİR AYGAR

  5. Tez No

    611499

    Amasya ve doğusunda gözlenen üst paleozoyik-triyas yaşlı metamorfikler ile mesozoyik yaşlı kireçtaşlarının petrografisi ve ekonomik önemlerinin belirlenmesi

    Determination of petrography and economic importance of upper paleosoic-trias metamorphics and mesozoic limestones in Amasya and east of the Amasya

    MEHMET AKİF YİVLİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Jeoloji MühendisliğiSivas Cumhuriyet Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TANER EKİCİ

Geri Dön