Stability assessment of Seyrantepe caves in Gaziantep

Abstract

Geniş açıklığından ve yetersiz kaya örtüsünden dolayı mağaraların göçmesi duraysızlık problemlerine maruz kaya kütleleri içinde geoteknik açıdan incelenebilecek bir tehlikedir. Kaya kütleleri içinde sığ derinlikteki mağaraların duraylılığı için analitik çözümler kaya kütlesinin doğal süreksizlikleri nedeniyle nadiren kullanılmaktadır. Bunun yerine, sonlu elemanlar, ayrık elemanlar ya da melez metotlar sıklıkla yapılmaktadır. Bu tezde, deneysel, analitik ve numerik analizler, kireçtaşı içinde açılmış olan Seyrantepe mağaralarının duraylılığını değerlendirmede beraberce ele alınmıştır. Mağaraların boyutları yerinde ölçülmüştür. Kaya kütle sınıflandırılması yapılmıştır. Kaya kütlelerinin sınıflandırılmasında RMR, GSI ve Q indekslerinden yararlanılmıştır. Mağaraların kısa zaman önce göçen kesiti üzerine geriye gönük analiz yapılmıştır. Hoek-Brown yenilme kriterine dayanan RocLab programı ve Mohr-Coulomb yenilme kriteri kaya kütlesinin geoteknik parametrelerini hesaplamada ayrıca kullanılmıştır. Mağaraların komşu açıklığının duraylılık ve göçük alanı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Geriye dönük analiz sonuçları Mohr-Coulomb'a kıyasla daha düşük dayanım parametreleri vermiştir. RocLab sonuçları bu masif kaya kütlesi için daha güvenli tarafta olmaktadır. Sonuçlar 9 m tavan kalınlığı için açıklığın genişliğinin 12 ila 15 m arasında olmasını ve duraysızlıklara karşı bazı koruyucu önlemlerin gerektiğini göstermiştir.

The collapse of caves due to excessive spans or insufficient rock cover is a major geotechnical hazard in rock masses that are prone to the stability problems. Analytical solutions for the stability of near surface caves in rock masses are rarely used because of the inherently discountinuous nature of the problem; instead, numerical approaches such as the finite element, discrete element, or hybrid methods of analysis are typically employed. In this thesis integrated experimental, analytical and numerical analyses were undertaken to assess the stability condition of Seyrantepe caves which were excavated into limestone. The sizes of the caves were measured in the field. Rock mass characterization was performed. The RMR, GSI and Q indexes were utilized for rock mass classification. A back analysis was performed on the recently collapsed section of the caves. The RocLab software based on Hoek-Brown failure criteria, and Mohr-Coulomb failure criteria were also used to determine the geotechnical parameters of the rock mass. The effects of the adjacent spans of the caves on the stability and failure zone were investigated. Back anaysis results gave the lower strenght parameters compared with Mohr Coulomb. RocLab results became on the safe side for this massive rock mass. The results showed that limit roof span was between 12 and 15 m for the roof thickness of 9 m and some countermeasures against instability were necessary.