1. GiRiġ. 2. ġev DURAYLIĞINA GENEL BAKIġ GĠRĠġ

Transkript

1 Ġçindekiler ÖZET GiRiŞ ŞEV DURAYLIĞINA GENEL BAKIŞ GİRİŞ Yenilme Türleri Kayma Türü Yenilmeler Kayma Dışı Yenilmeler Analiz Yöntemleri Malzeme Özellikleri Geriye Doğru Analiz Yöntemi Şev Duraylığına Etki Eden Faktörler Şev Tasarımı Şevlerin Yenilmelere Karşı Sağlamlaştırılması SİİRT MADENKÖY BAKIR OCAĞININ ŞEV STABİLİTESİ Genel Bilgi Yerel Jeoloji Şev Hareketleri Jeoteknik Bilgiler KAYNAKLAR

2 ÖZET Açık işletmelerde ve yüksek şevli karayollarının yapımında, proje safhasında ilk olarak ele alınması gerekli konu olan, ortaya çıkacak şevlerin stabilitelerinin sağlanması, mühendislik açısından büyük öneme sahiptir. Şevlere verilmesi düşünülen açının arttırılması her ne kadar ekonomik yönden istenilir ise de, ortaya çıkabilecek şev bozulmaları nedeni ile uğranılacak maddi ve insan hayatı şeklindeki zararlar, elde edilecek avantajları yok edebilir. Sonuç olarak; mühendisten beklenen, emniyet ile ekonomi arasındaki optimum noktayı yani, şeve verilmesi gerekli optimum eğim açısını bulmak olacaktır. Şev stabilitesi problemi yerkabuğu üzerinde mühendislik işlemlerinin başlaması ile ortaya çıkmış ve uzun süreden beri üzerinde çalışılmakta olan bir konudur. Önceleri teknik imkânların yetersizliği nedeni ile pek fazla olmayan şev yüksekliklerinin, son zamanlarda, bilhassa metal madenlerde, çok fazla arttırılması yoluna gidilmektedir. Az yükseklikli şevlerde meydana gelen bozulmaların genellikle düşük mukavemetli ve zemin olarak adlandırılan malzeme içinde olmaları nedeni ile zemin mekaniği prensipleri, bu sorunu cevaplayabiliyordu ve şev malzemesinin kaya olması halinde az yükseklikli şevlerde bir stabilite problemi bulunmamakta idi. Ancak şev yüksekliklerinin artması nedeni ile kaya şevlerinde de bozulmaların görülmesi zemin mekaniği prensipleri İle açıklanamamaktadır. Bu nedenle kaya şevlerinin stabilitesi problemi ayrıca incelenmesi gerekil bir konu olmuştur. Şev duraylığına ilişkin çalışmalar genellikle iki tür ortam için yoğunluk kazanmıştır. Bunlar, ayrışmamış ve sağlam kayaç içeren kaya kütlesi ile zeminler (ayrık kayaç) dir. Kömür içeren formasyonlar davranış özellikleri bakımından bu iki ortam arasında yer alırlar ve çoğunlukla daha karmaşık bir yenilme mekanizması gösterirler. Bu yazıda, kaya şevleri için yapılan duraylık analizlerine ilişkin genel bilgi verilmiştir. 2

3 1. GiRiġ Şev stabilitesine ilişkin kuramsal çalışmaları 300 yıl geriye götürmek mümkündür(golder, 1972). Bu çalışmalar genellikle iki tür ortam için yoğunluk kazanmıştır. Bunlar, ayrışmamış, sağlam kayaçlardan oluşan kaya kütlesi ile zeminlerdir. Süreksizlikler içeren ve malzemesi daha sağlam olan kaya kütlesi ile ayrık, daneli kayaç olan zeminin mekanik davranışları birbirinden farklıdır. Yerkabuğunu oluşturan malzemeler yelpazesinin iki ucunu temsil eden bu ortamlar içinde açılan şevlerin duraylığına ilişkin olarak yapılan kuramsal ve deneysel çalışmalar şev tasarımına yönelik sonuçlar vermiştir. Özellikle, zemin şevlerinin duraylık analizleri büyük bir hassasiyet ve doğrulukla yürütülebilmektedir. Kaya dolgu ve döküm alanlarının şevleri ite düzensiz ve çok sayıda süreksizlik içerdiği için yaklaşıklıkla sürekli ortam (quasicontinuum) mekaniği kuramlarının geçerli olduğu varsayılan çok çatlaklı kayaçlarda açılan şevlerde de yine zemin mekaniği prensipleri uygulanabilmektedir. Yelpazenin diğer ucunda bulunan kaya kütlesi süreksiz bir ortam olup, davranışı çok daha çeşitli ve karmaşıktır. Bu ortamlar için kullanılan duraylık analiz yöntemlerinin yetersiz kaldığı koşullarda, mühendisin deneyimlerine dayanarak karar vermesi gerekebilir. Kömür içeren formasyonlar, davranış özellikleri bakımından, zemin ile sağlam kayaçların oluşturduğu kaya kütlesi arasında yer alırlar. Bu nedenle, çoğunlukla belirlenmesi daha güç olan yenilme mekanizmaları gösterirler. Hoek ve Bray bu mekanizmalardan birkaçına kısaca değinerek, bunlar için daha farklı analiz yöntemlerinin geliştirilmesi gerektiğini belirtmişlerdir. Literatürde, kömürlü seviyelerde yer alan şevlerin duraylığına ilişkin çalışmaların nitelik ve nicelik bakımından yetersiz kaldığı görülür. 2. ġev DURAYLIĞINA GENEL BAKIġ 2.1. GĠRĠġ Kaya kütlesinin sürekli bir ortam olmayıp faylar, eklem takımları ve tabakalanma düzlemleri gibi yapısal bozukluklar (süreksizlikler) içerdiği bilinmektedir. Kaya malzemesinin çok zayıf olmadığı durumlarda, şevin davranışını bu süreksizliklerin kontrol edeceği açıktır. Böyle ortamlarda karşılaşılabilecek duraysızlık, bu süreksizliklerden biri ya da birkaçı boyunca meydana gelecek yenilmeler sonucunda olacaktır. 3

4 Örtü tabakasını oluşturan toprak, zemin ya da ufalanmış ayrışmış kayaçlarda ise belirgin bir yapısal süreksizlik görülmediğinden, yenilme kaymaya karşı direncin en az olduğu noktalar boyunca olur. Bu tür ortamlarda meydana gelen duraysızlıklara ilişkin gözlemlerde kayma yüzeyinin genellikle dairesel biçimde olduğu saptanmıştır. Zeminlere uygulanan duraylık analizlerinin büyük bir kısmında bu gözlem esas alınmıştır Yenilme Türleri Şev yenilmelerinin mekaniği çok çeşitli olabilmektedir. Şev duraylık analizlerinin, özellikle denge sınırı yönteminin, sağlıklı olabilmesi yenilme mekanizmasının doğru olarak belirlenmesine bağlıdır. Ayrıca, duraysız şevlerde alınacak önlemler duraysızlığın nedeni ile yakından ilgilidir. Knill, Hutchinson ve Coates şev duraysızlıklarını yenilme mekanizmasına göre sınıflandıran araştırmacılardan yalnızca birkaçıdır. Bunlardan Hutchinson'un "Şevlerde Kütle Hareketlerine Göre Jeomorfolojik Sınıflandırma" başlığını taşıyan sınıflandırması en kapsamlısı olup akma (krip), donmuş zemin olayı ve heyelanlar olmak üzere üç ana davranış gurubunu içermektedir. Knill'in sınıflandırması da üç ana kategori ile aynı doğrultudadır. Bunlar, a) Kaya düşmeleri b) Kaya kaymaları c) Akma dır. Coates ise, kaya düşmesi, rotasyonal kayma, düzlemsel kayma ve blok kayması olmak üzere şev duraysızlıklarını dörde ayırmıştır. Bu duraysızlık türleri Şekil 1'de verilmiştir. Richards, son 15 senedir araştırılan devrilme türü duraysızlığı da içine alan sınıflamasında altı tür yenilme mekanizması öngörmüştür. Bunlar Şekil 2'de görülmektedir. Jennings, Piteau, Goodman ve Bray gibi araştırmacılar bu duraysızlık türlerinden bazılarını kendi içlerinde alt sınıflara ayırmışlardır. Ulusay, Sherman ve Smith kaynak göstererek, altı ayrı dairesel kayma tipi vermiştir. 4

5 Şekil 2.1. Coates a göre şeve duraysızlık türleri Literatür araştırmasından elde edilen bilgiler ışığında şevlerdeki duraysızlık türlerini aşağıdaki şekilde iki ana gruba daha sonra da alt gruplara ayırmak mümkündür Kayma Türü Yenilmeler Bu tür yenilme, belirli yüzey ya da yüzeyler boyunca makaslama direncinin aşılmasından ortaya çıkar. Kayma, süreksizlik düzlemi ya da düzlemleri gibi belirgin bir yüzey boyunca olacağı gibi, dairesel kaymada ya da kaya malzemesinin yenilmesinde olduğu gibi daha önceden belirlenmemiş bir yüzey boyunca da olabilir. Buna göre kayma türü yenilmeleri aşağıdaki gibi alt gruplara ayırmak olasıdır. a- Belirgin düzlem ya da düzlemler tarafından sınırları çizilen kayma 1. Düzlemsel kayma 2. Kama tipi kayma Bunları ayrıca kendi içinde basit, basamaklı ve poligonal olmak üzere üçe ayırmak mümkündür. b- Dairesel kayma c- (a) ve (b) yi içeren kayma 5

6 Kayma DıĢı Yenilmeler Bu tür yenilmelerde, yenilme mekaniğinin gereği olarak kayma oluşuyorsa da edilgen niteliktedir. Bunları da üç gruba ayırmak mümkündür. a- Devrilme türü yenilmeler b- Kaya düşmeleri ve blok akması c- Kayanın alterasyonu sonucu dökülmeler Analiz Yöntemleri Şev duraylık analizleri üç değişik yöntemle yürütülebilir. Bunlar, a- Ampirik ve gözlemsel yaklaşım b- Denge sınırı yöntemi c- Gerilme analizi yöntemi Ampirik yöntem daha önceki deneyimlerle model ve prototip üzerinde yapılan ölçümlere dayanır. Denge sınırı yöntemi zeminin ya da kaya kütlesinin (özellikle süreksizliklerin) makaslama dayanımına dayandırılmış olup genellikle Coulomb-Navier yenilme kriterinden faydalanır. Gerilme analizi yöntemi kaya kütlesinin deformasyon ve dayanım karakteristiklerinin çalışılmasını içerir. Gerilme analizini foto elastik yöntem ya da Sonlu Elemanlar Yöntemi gibi nümerik bir teknikle yapmak mümkündür. Bilgisayar kapasitelerindeki artışlar ve nümerik yöntemlerdeki gelişmeler nedeniyle foto elastik yöntem günümüzde kullanılmamaktadır. Şev duraylık analizlerinde en çok kullanılan yöntem denge sınırı yöntemidir. Çünkü, analiz "emniyet katsayısı" olarak adlandırılan kesin bir cevapla sonuçlanır. Denge sınırı yöntemi, özet olarak, önceden belirlenmiş olası kayma yüzeyindeki kaymayı oluşturan kuvvetlerle kaymaya karşı koyan kuvvetlerin karşılaştırmasını yapar. Uygulamada kolaylık ve çabukluk sağlamak için grafikler ya da tablolar geliştirilen hesaplamalar en aza indirilmiştir. Hoek ve Bray 6

7 Şekil 2.2. Açık İşletmelerde gözlenen şev yenilmeleri tarafından dairesel kayma, düzlemsel ve kama tipi kayma analizleri, Zambak tarafından devrilme analizi için hazırlanan diyagramlar söylenebilir. Her ne kadar denge sınırı yöntemi şev duraylık analizleri için çok kullanışlı bir yöntem ise de kayma yüzeyinin önceden bilinmesi ya da tahmin edilmesi zorunluluğu vardır. Ayrıca, kayan kütlenin rijit-tam plastik davrandığının varsayılması bu yöntemin kusurudur, çünkü yenilmenin progresif karakteri göz önüne alınmamaktadır. Düzlemsel kayma analizinde olduğu gibi problemi iki boyuta indirgeyerek analiz basitleştirilirse de bu her zaman olası 7

8 değildir. Problemin üç boyutlu ele alınması gerektiğinde Londe ve arkadaşları tarafından geliştirilen analitik, John tarafından kullanılan grafiksel yönteme (stereografik projeksiyon) başvurulabilir. Bölüm 2.2'de verilen yenilme mekanizmalarından kayma türünde olanlar için denge sınırı yöntemi, kayma yüzeyinin doğru olarak belirlenmesi koşuluyla, güvenilir sonuçlar verecektir Malzeme Özellikleri Gerek kaya içinde gerekse de zeminde açılan şevlerin duraylık analizleri yukarıda belirtildiği gibi genellikle denge sının yöntemiyle yürütülür. Bu yöntemin uygulamasında gerekli malzeme özellikleri kohezyen, içsel sürtünme açısı ve yoğunluktur. Kohezyon ve içsel sürtünme açısı, en iyi şekilde, makaslama gerilmesi ile normal gerilme (kayma yüzeyine dik olarak etki eden kuvvetlerin yarattığı gerilme) arasındaki ilişkiyle açıklanabilir (Şekil 3). Bu ilişki matematiksel olarak aşağıdaki gibi ifade edilir. Şekil 2.3. Kaymaya nede olan makaslama gerilmesi ile normal gerilme arasındaki ilişki r = Makaslama gerilmesi C = Kohezyon a = Normal gerilme =İçsel sürtünme açısı 8

9 Kohezyon ve içsel sürtünme açısını tayin etmek için kullanılan iki ana yöntem vardır. a- Makaslama deneyi b- Üç eksenli basınç deney Makaslama deneyi süreksizliklerin makaslama dayanım parametrelerini (C ve 0) tesbit etmek üzere laboratuvarda ya da yerinde (in-situ) yapılabilir, özellikle arazide kullanılmak üzere geliştirilen ve Ross-Brown ve Walton (1975) tarafından ayrıntılı olarak tanıtılan "direkt makaslama aygıtı" ile çapı 10 cm'ye kadar olan karot numuneleri test etmek olasıdır. Zemin, pasa ya da çok kınklı kayalarda üç-boyutlu deneyin uygulanması gerekir. Eklem yüzeylerinin makaslama dayanımı Barton (1973) tarafından önerilen aşağıdaki ampirik bağıntıyla da bulunabilir. r = a ' Tan (0J, + JRC Log 10 (JCS/a')) Burada, r : makaslama direnci a' : etkin normal gerilme 01 : düz, pürüzsüz kaya yüzeyinin temel içsel sürtünme açısı JRC: eklem pürüzlülük katsayısı JCS : eklem duvarını oluşturan kayanın tek eksenli basınç dayanımıdır. Hoek ve Bray (1977) kaya şev duraylık analizlerinde şevi oluşturan kaya kütlesinin geometrisinden sonra gelen en önemli faktörün kayma yüzeyinin makaslama dayanımı olduğunu belirterek bunda olacak küçük değişikliklerin güvenli şev yüksekliği ya da şev açısından önemli değişikliklere neden olacağını vurgulamışlardır. Birçok süreksizlik düzlemini ve kaya malzemesi yenilmesini içeren karmaşık bir yenilme mekanizmasının beklendiği durumlarda makaslama deney sonuçlan şev dizaynında direkt olarak kullanılmayıp kaya kütlesinin arazide beklenen davranışına göre değiştirilmelidir. Ayrıca, süreksizlik yüzeyleri makaslama dayanımının, ayrışma etkisi, yüzey pürüzlülüğü, suyun varlığı ve basıncı ve ölçek ile değişeceği unutulmamalıdır. 9

10 2.5. Geriye Doğru Analiz Yöntemi Süreksizlik yüzeylerinin makaslama dayanımının laboratuvarda ya da yerinde (in situ) yapılan deneylerle tayinindeki ve yorumlanmasındaki güçlükler nedeniyle "geriye doğru analiz" yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemde; yenilme esnasında kayma yüzeyindeki tüm makaslama direncinin aşıldığı varsayılarak, mevcut şev yenilmelerinin geriye doğru analizi yapılır, C ve 0 bulunur. Fakat, T ve o arasındaki ilişkinin yüzey pürüzlülüğü nedeniyle doğrusal olmadığı unutulmamalıdır. Bu eksikliğine rağmen geriye doğru analiz yöntemi kayma yüzeyinin, yerindeki (in - situ) makaslama direnci hakkında fikir edinmek için önemli bir kaynaktır ġev Duraylığına Etki Eden Faktörler Kaya ve zeminlerde açılan şevlerin davranışına ilişkin yürütülen ayrıntılı çalışmalar duraylığı aşağıda özetlenen üç ana faktörün kontrol ettiğini ortaya koymuştur. a) ġev geometrisi ve jeolojik yapısal özellikler: Kaya içinde açılan şevlerde herhangi bir duraysızlığın kinematik olasılığı ve türü şev geometrisi ve konumu ile jeolojik yapı tarafından belirlenir. Bu bakımdan, - Şev yüksekliği - Şev açısı - Süreksizliklerin eğimi ve eğim yönü - Süreksizliklerin boyutu (sürekliliği), sıklığı - Gerilme çatlağının derinliği (mevcutsa) belirlenmelidir. b) Yeraltı suyu koģulları: Yeraltı suyunun şev duraylılığına etkisi çok yönlü olup en önemlisi, i) çatlak suyu basıncı olarak, ii) boşluk suyu basıncı olarak olası kayma yüzeylerindeki makaslama dayanımını azaltmasıdır. Şev duraylığındaki kritik önemine karşın en az araştırılan parametre yeraltı su basıncıdır. Bunun nedeni ise, kaya kütlesindeki su basıncı dağılımı hakkında fikir verebilecek yöntemlerden ikisinin de (kaya kütlesinin geçirgenliği ve yeraltı su kaynaklarının göz önüne alınarak yeraltı su akış yönlerinin saptanması ve sondaj kuyularındaki su seviyelerinin ya da piyezometrelerle su basıncının 10

11 ölçülmesi) uygulama ve yorumlamada zorlukları içermesidir. Dolayısıyla, duraylık analizleri ya gözlemlere dayanan su koşulları için ya da genellikle uygulandığı üzere değişik su durumları varsayılarak "hassasiyet analizi" şeklinde yürütülür. Hoek ve Bray (1977) ve Brawner (1982) suyun duraylığı azaltan diğer etkilerini ise şöyle sıralamışlardır: - Şev tepesindeki ya da yüzeyindeki gerilim çatlaklarını doldurarak yarattığı yanal itki ile kaymayı oluşturan kuvvetlerin artmasına neden olur. - Patlatmanın yarattığı hidrodinamik şok boşluk su basıncında artmalara neden olarak makaslama dayanımını azaltır. - Süreksizlikleri, boşlukları dolduran su (rutubet olarak) kayanın birim ağırlığını artırarak makaslama gerilmesinde az da olsa artışa neden olur ki, bu duraylığı azaltır. Ayrıca, kiltaşı ve benzeri kayalarda nem oranının değişmesi ayrışmanın hızlanmasına ve böylece duraylığın bozulmasına neden olur. - Kışın yeraltı suyunun donması çatlakların genişlemesine ve drenaj yollarının kapanarak su basıncının artmasına neden olabilir. - Hem yüzey toprağının hem de çatlaklardaki dolgunun erozyona uğraması duraylığı azaltır. Drenaj kanallarının tıkanmasına yol açabilir. - örtü tabakasını oluşturan toprak ya da artık malzemenin "sıvılaşmaya" uğramasına neden olabilir. c) Malzeme özellikleri: Bölüm 2.4'de ifade edildiği gibi şev duraylık analizinde kullanılan malzeme özellikleri, - Kohezyon - İçsel sürtünme açısı - Kaya ya da zeminin yoğunluğudur. Bu parametreler denge sınırı yöntemine göre güvenlik katsayısının hesaplanmasında kullanıldığından özellikle C ve <p deki küçük değişiklikler güvenli şev yüksekliği ve şev açısında önemli değişiklikler meydana getirmektedir. 11

12 Yukarıda bahsedilen üç ana faktöre ek olarak patlatmadan oluşan sismik ivmenin yarattığı kuvvetler, kaya kütlesinin dayanımı, şevdeki gerilmeler ve deformasyonlar, şevin planda ve kesitte görülen bükeyliği, iklim koşulları ve zaman da ayrıntılı şev duraylık analizlerinde dikkate alınmalıdır ġev Tasarımı Genel olarak şevlerin stabilite analizlerinin her aşamasında aşağıdaki adımlar izlenmelidir, -Tasarım sektörlerinin sınırlarını belirle. -Her sektör için tasarım gereksinimlerini belirle örneğin rampa konumları, tutma basamaklarının öz. -Potansiyel duraysızlık türlerini belirle. (kinematik analiz) -Basamak yüksekliği va açısı gibi tasarım değişkenlerini belirle. -Gerekli inceleme verilerinin ve analizlerin raporlara alındığını kontrol et. -En dik ekonomik şev açılarını belirle. -Şevlerin duraylılığını analiz et. (stabilite analiziyle güvenlik katsayısı bulunur) -Duraysızlığın dekapaj maliyetine, ana nakliyat yolları, cevher hazırlama tesisleri gibi kritik yapılara ve üretim planlamasına etkilerini belirle. -Önceki iki aşamada elde ediloen verileri kullanarak kazanç maliyet karşılaştırması yap ve optimum şev açılarını belirle. -Optimum şev açılarını ocak planına uyarla. -Sınır hattında deliklerle patlatma için saha denemeleri planla -Kritik şevler için izleme sistemi tasarla -Gerekli olan durumlarda mekanik sağlamlaştırma sistemleri tasarla ( kaya saplamaları) -Sağlıklı veri elde edebilecek yerlerde deneme şevleri tasarla. 12

13 2.8. ġevlerin Yenilmelere KarĢı SağlamlaĢtırılması -Şevleri drenajla veya şev açılarını düşürerek duraylı yapmak mümkün değilse kaya saplamaları, çelik halat veya dübel gibi mekanik yöntemlerle sağlamlaştırılabilir. -Kayma olasılığı olan kaya blokları gerdirmeli kaya saplamaları veya çelik halatlarla gerideki sağlam kütleye raptedilerek duraylı hale getirilirler. -Devrilme olasılığında ise, yine bu mekanik yöntemlerle, ya topuktaki bloğun hareket etmesi önlenerek ya da kolonları birbirine bağlayıp bloklar arası kayma engellenerek şevin duraylı olması sağlanır. 3.SĠĠRT MADENKÖY BAKIR OCAĞININ ġev STABĠLĠTESĠ 3.1.Genel Bilgi Bu çalışma Siirt İli Madenköy İlçesinde bulunan bakır madeninin mevcut açık işletmede oluşan yüzey çatlaklarının arazi çalışması sırasında incelenmesi ve jeolojik veriler ışığında şev stabilitesinin incelenmesini içerir. Şekil 3.1. Şevlerin genel görünümü 13

14 3.2. Yerel Jeoloji Doğu ve Güneydoğu Anadolu arazileri jeoloji yönünden, Anadolu Bloku (plakası) ve Arap bloku (Plakası) diye ikiye ayrılır. Bu ayrım bölgesel coğrafya ile belirlenmiştir. Şöyle ki; Doğu Anadolu deyimi Anadolu bloğunu, Güney-Doğu Anadolu deyimi ise Arap bloğunu tanımlar. Muş-Bitlis dağlarının güney yamaçları ve dolayları Anadolu ve Arap Bloklarını birbirinden ayırır. Şekil 3.2. İki bloğu sınırlayan aktif tektonik zon ve bu zon üzerinde bulunan maden sahasının yerini belirleyen bulduru haritası. Anadolu blokunun güney kısmını oluşturan ve yüksek sıradağlar biçiminde gelişmiş olan Muş-Bitlis Masifi, tüm uzunluğu boyunca Arap Bloku üzerine, güney yönünde, kimi yerde bindirmiş, kimi yerde ise şariyaj napları şeklinde ilerlemiştir. Bunun sonucunda; Arap Blokunun kuzey sınırlarında oluşmuş kimi oluşuklar da birbirleri üzerine bindirmiş ve naplanmışlardır. 14

15 Anadolu Bloku, Muş-Bitlis masifinin güney yamaçları aracılığıyla Arap Blokuna dokunmaktadır. Ancak bu dokunma çoğu yerde çizgisel değildir. Kimi kesimlerde birkaç km genişliğinde ve iki blok arazilerinin aralarında naplanmaları sonucunda oluşmuş bir tektonik zon halindedir. Genellikle bu tektonik zonda, iki blokun arazileri ile naplanmış halde ofiyolitler ve fliş oluşukları bulunur. Anadolu Bloku ile Arap Blokunu sınırlayan ve yukarda kısaca tanımlanan zon Türkiyenin birinci derecede önemli tektonik zonudur. Henüz aktif olan bu tektonik zon Toros dağlarının güney yamaçlarını izleyerek Ege Denizine yönelmektedir. Yukarıda tanımlanan iki tektonik zon Kambriyen yaşlı olmalıdır. Ancak henüz canlılığını koruyan bu önemli iki zon diğer bütün orojenezlerden, özellikle Alpin orojenezinden etkilenmişlerdir. Bunun sonucunda da; güneye yönelik ters fay, bindirme, şariyaj ve naplar oluşmuştur. Muş-Bitlis Masifi (Muş-Bitlis sıradağları), güneydoğu-kuzeybatı yönelimli olup, yaklaşık 300 km uzunluk ve 45 km genişliğe sahiptir. Burada yapılan araştırmalarda karekteristik faunaları ile birlikte yalnız üst Permiyen ve Paleosen oluşukları saptanmıştır. Bu masif de görülen kalın kalker ve dolomitik kalker oluşuklarının taban kısmı, kristalen şistler ve fillitik seviyelerle arakatkılı haldedir. Bu taban kısmının Karbonifer olması gerektiği kabul edilmiş ve bu kalın oluşukların hepsi Permo-Karbonifer olarak sınıflandırılmıştır (Türkünal, S. 1980) 3.3. ġev Hareketleri Söz konusu çalışmaya konu olan Madenköy ilçesindeki Bakır madeni 2. Bölümde de kısaca değinildiği gibi Türkiye nin birinci derecede önemli tektonik zonu üzerinde bulunmaktadır. Bu durum, madenin bulunduğu kesimin hem jeolojik, hem de kırık sistemleri açısından olağanüstü kompleks bir yapı arz etmesine sebep olmaktadır. Bölgede, üzerinde bulunduğu zona bağlı olarak hem ana kırık sistemleri, hem de yerel kırıklar bulunmakta, bu da işletme arazisini stabilite açısından negatif etkilemektedir. Bölgede yoğun olarak etkin olan kar ve yağmur suları ise durumu daha da kötüleştirmektedir. Ana kırık sistemlerini saptamak amacıyla daha evvel Golder Associates firmasınca yapılan bir araştırmada, üzerinde bulunulan tektonik zona bağlı olarak oluşmuş ve işletme arazisini etkileyen 4 farklı kırık sistemi ortaya konmuştur. İşletme sınırları içerisindeki söz konusu ana 15

16 çatlak sistemleri 300 den fazla kırığın ölçülmesiyle saptanmış olup, şu şekilde gruplandırılmıştır; ÇT 1: K 65 D, 55 KB ÇT 2: K 60 B, 65 KD ÇT 3: K 10 B, 45 GB ÇT 4: D B, 30 G Yukarıda verilmiş bulunan bu 4 ana çatlak sisteminin dışında, ayrıca sayısız yerel çatlak bu 4 lü sisteme eşlik etmekte ve var olan karmaşık durumu daha da yoğunlaştırmaktadır. Tüm bu sisteme bir de yeraltı işletmesinin sebep olduğu oturma çatlakları eklendiğinde, yüzeyde ana kırık sistemi, yerel kırıklar ve oturma çatlaklarından oluşan bir kırık yumağı oluşmaktadır. Sadece var olan ana çatlak sistemleri göz önüne alındığında, bölgede oluşabilecek şev hareketleri kama kayması ve devrilme olasılığı şeklinde ortaya çıkmaktadır. Golder Associates firmasınca da gerçekleştirilen çatlak analizi değerlendirmesi sonucunda ana çatlak takımının konumu Şekil 3.1. de, arazi üzerindeki çatlak sistemleri ise 3.2. de gösterilmiştir. Şekil 3.3. İşletme sınırları içerisindeki ana çatlak sistemlerinin stereonet üzerinde gösterimi. 16

17 Şekil 3.4. Çatlak sistemlerinin arazi üzerindeki görünümü. Yukarıda açıklanan ana kırık sistemleri, yerel kırıklar ve oturma çatlaklarının sebep olduğu kırıkların etkin olduğu kısım genel olarak, kesit alınmış olan yamaç boyunca kabaca 2 m ile 17 m. arasında değişen kalınlığa sahip bulunan bir kesimdir. Bu kısım Şekil 3.3 de parçalanmış, ayrışmış zon olarak gösterilmiş ve bu kısma ait bir kırık sistematiği geliştirilmemiştir. Bunun dışındaki zon ise jeolojik ayrım gözetilmeden ana kaya olarak kabul edilmiş ve kırık sistematiği olarak 4 farklı çatlak takımı olan ana çatlak sistemi kabul edilmiştir. Ana çatlak sisteminde ÇT3 ile ÇT4 çatlak takımlarının kesişme doğrusu, sistemdeki en dikkat edilmesi gerekli yönelim olarak ortaya çıkmaktadır. Bu doğrunun eğimi 30 olduğundan ve kaymanın ancak bu doğru eğiminin, şev aynasının kayma yönünde ölçülen yatımından küçük olması halinde gerçekleşeceğinden, şev aynası eğiminin 30 altında kabul edilmesi gerektiği ortaya çıkmaktadır. 17

18 3.4. Jeoteknik Bilgiler Bölgedeki jeolojik formasyonların jeoteknik özelliklerinin anlaşılabilmesi için İşletme tarafından verilen ve 1981 yılından MTA tarafından Golder Assoc. firmasına yaptırtılan Siirt Madenköy Maden Tasarımı için Kaya Mekaniği Değerlendirilmesi isimli çalışmadan faydalanılmıştır. Bu çalışma sonucunda, aşağıdaki tabloda verilen formasyonlara ait malzemelerin kohezyon, içsel sürtünme açısı ve tek eksenli basınç dayanımı değerleri bulunmuştur. Açık işletmedeki mevcut kayma hareketleri için alınan kesit üzerinde formasyonların tanımlamaları, yine bu çalışma eklerinde verilen sondaj loglarından hareket edilerek üretilmiştir. Tablo 3.1. Jeolojik formasyonların mekanik özellikleri. Kayaç Tipi Tek Eksenli Basınç Kohezyon (MPa) Ġçsel Sürtünme Açısı ( 0 ) Dayanımı (MPa) Sipilit Porfiri Sipilit Diyabaz Cevher

19 KAYNAKLAR BARTON, N. & KJAERNSLI, B., Shear Strength of Rockfill, J. Geotech. Eng. Div., Proc. A.S.C.E., Vol. 107, 1981, pp BRAWNER, CO., Open Pit Slope Stability Around the World, CIM Bulletin, 1977, pp COATES, D.F., Rock Mechanics Principles, Dept. of Energy, Mines and Resources, Mines Branch Monograph 874, GOLDER, H.O., The Stability of Natural and ManMade Slopes in Soil and Rock, Geotechnical Practice For Stability in Open Pit Mining (Editors: C O. Brawner and V. Milligan), AIME, New York, 1972, pp HOEK, E. &BRAY, J.W., Rock Slope Engineering (2nd Edition), Institution of Mining and Metallurgy London, 1977,402 HOEK, E. (1972) : Rock Slope Engineering (Rock Stability in open cast Mining) Imperial College, Rock Mechanics Progress Report, No. 8. LONDE, P., VIGIER, G. & VORMERINGER, R., Stability of Rock Slopes-Graphical Methods, J.Soil Mch. and Found. Div., Proc. ASCE, Vol. 96/SM4, 1970, pp ROSS-BROWN, D.M. & WALTON, G., A Portable Shear Box For testing Rock Joints, Rock Mechanics Vol. 7, No. 3, 1975, pp SHERMAN, C.W., Elements of Soil Mechanics, SME Mining Engineering Handbook, AIME, Sect. 6, 1973, pp ULUSAY, R., Şev Stabilité Analizlerinde Kullanılan Pratik Yöntemler ve Jeoteknik Çalışmalar, M.T.A. Enstitüsü Yayınlarından, Eğitim Serisi No. 25, 1982, 141 sayfa ZANBAK, C, Design Charts For Rock Slopes Sus ceptible to Toppling, J. of Geotech. Eng. Div., Proc. A.S.C.E., Vol. 109, No. 8, 1983, pp