HARİTA ONLINE

3 Temmuz 2014 Perşembe

0 NETCAD Tevhit (Birleştirme) İşlemini Yapmak

0 Kocaeli Üniversitesi Harita Mühendisliği Prof.Dr.Haluk Konak ile Jeodezi

0 Harita Elemanları ve Projeksiyonlar

2 Temmuz 2014 Çarşamba

0 Zemin İyileştirme Yöntemleri - Vibro Sondalar

Granüler zeminlerin sıkıştırılması için derinde malzeme eklenmesi yapılmaksızın titreşimli borular veya sondalar üstteki düşey vibratörler yardımıyla zemin içerisine sokulabilir. Yalnız yüzeyde meydana gelecek çöküntü geri dolgu malzemesiyle doldurulmalıdır. Bu tekniğin uygulanabilmesi için kohezyonsuz zemin içerisindeki ince daneli malzeme miktarı maksimum % 15 ile 20 olmalıdır. Birkaç değişik patentli sondalar mevcuttur ki bunlardan bazıları şunlardır: Terra-Probe, Vibro-Wing ve Tri-Star veya Y-Probe.

Terra-Probe’da 760 mm çapındaki geniş, açık uçlu bir boru titreşimli kazık çakma makinesi ile gevrek granüler zemin içerisine çakılır. Boru tasarım derinliğinden 3 – 5 m daha uzundur. Zeminin sıkıştırılması borunun hem içinde hem de dışında gerçekleşmektedir. Oluşturulan titreşim genellikle düşey yönde olup vibratörün frekansı ayarlanabilmektedir. Genellikle frekans 15 Hz civarındadır. Bir saat içerisinde 1-3 m aralıklarla yaklaşık 15 sonda zemin içerisine çakılabilmektedir. Bu teknik vibroflotasyonda olduğu gibi sonda etrafına geri dolgu malzemenin yerleştirilmesini gerektirmemektedir. Fakat orijinal yüzey kotunu muhafaza etmek için bir miktar geri dolgu malzemesi eklenir.

Japon tipi Vibro-Sonda sisteminde üzerinde kısa nervürleri olan çelik çubukları kullanmaktadır.

Yıldız şeklindeki Franki Y-Probe ise 120 derecelik açılarla birbirlerine kaynaklanmış 0.5 m genişliğinde çelik kanatlardan oluşur. Sonda ile zemin arasındaki sürtünmeyi artırmak amacıyla plakalar üzerine küçük yatay nervürler oluşturulmuştur. Sonda 25 m uzunluğuna kadar olabilir.

İsveç Vibro Wing sistemi ise 0.5 m aralıklarla yerleştirilmiş yaklaşık 0.8 m uzunluğunda kanatları olan 15 m uzunluğunda bir çelik çubuk kullanmaktadır. Sondanın zemin içerisine sokulma hızının yavaşlaması üzerine sürtünme direncini azaltmak için su jeti kullanılabilir. Sonda aynı zamanda sıkıştırma işlemi sonucunda oluşabilecek aşırı boşluk suyu basınçlarının sönümlenebilmesini kolaylaştırmak için drenaj tüpleriyle de teçhiz edilebilir. Bu teknikte sıkıştırma verimliliğini etkileyen en önemli faktörler sıkıştırma noktaları aralıkları, her noktadaki sıkıştırma süresi ve sondanın kullanımına ilişkin özellikler (zemin içerisine sokulması, tutulması, geri çekilmesi) dir. Bununla beraber zeminin başlangıçtaki izafi sıkılığı, sıkıştırılması gereken zeminin derinliği ve istenilen sıkıştırma derecesi de göz önünde bulundurulmalıdır (Massarsch, 1991). Sondanın zemin içerisine sokulması esnasında meydana gelen deplasmanlar da önemli ölçüde zeminin sıkıştırılmasına katkıda bulunmakta ve hem düşey hem de yatay gerilmeler artmaktadır. Sondanın farklı derinliklere sokulma sayısı ve ilerleme miktarı da önemlidir. Genellikle sonda tasarım derinliğinin sonuna kadar sokulmakta ve aşama aşama geri çekilmektedir. Bu işlem istenilen sıkışma derecesi sağlanana kadar tekrar ettirilir. Sıkıştırma noktaları arasındaki optimum aralık sondanın şekline ve ebatlarına bağlıdır. Daha dar bir karelaj aralığı fakat daha kısa sıkıştırma süresi genellikle tercih edilir. Bu tip bir seçim daha homojen bir zemin sıkıştırması sağlayacaktır.

Bir diğer önemli faktör ise sıkıştırma işleminin hangi sırada yapıldığıdır. Sıkıştırma işlemini, ilki daha geniş bir karelaj aralığında olmak üzere iki geçişte yapmak daha avantajlıdır. Karelaj aralığının daha geniş olması durumunda sondanın zemin içerisine sokulması daha kolay olacaktır.

İlk sıkıştırma işleminden sonra ikinci geçişe başlamadan önce zemine tekrar konsolide olabilmesi için zaman tanınmalıdır. Bu ana kadar ki tecrübe göstermiştir ki ikinci geçiş esnasında sıkıştırma süresi çok daha az ve ilk geçişte sıkıştırılmış zemin kolonları sondayı daha gevrek zeminlere yönlendirecektir. Bir kum tabakası içerisindeki çok ince silt ve kil bantları bile sıkıştırma işlemini olumsuz olarak etkileyecektir.

0 Madencilikte CBS ve Yardımcı Teknolojiler

CBS'nin doğal kaynaklara dayalı endüstrilerde kullanımı oldukça yaygın iken, madencilikte kullanımı diğer disiplinlerde kullanımından daha az yaygındır. Bunun en önemli nedeni madenciliğin tasarım aşamasında daha çok bilgisayar destekli yazılım (BDT; CAD-computer aided design olarak da bilinir) kullanımının oldukça yaygın olması ve bu yazılımların madencilik için tasarlanmış özel yazılımlar (söz gelimi, TECHBASE, Vulcan, MineSight, SURPAC2000) ile entegre olarak çalışarak pek çok madencilik problemine çözüm bulmasıdır. Ancak CBS'nin yaygınlaşması ile birlikte yukarıda sözü edilen BDT-Madencilik yazılımı ikilisine CBS'de katılmıştır (www.hammond.swayne. com/GIS_mining.htm). Şekil 1'de de görüleceği gibi CBS grafik ve öznitelik verilerini aynı anda kullanabilme özelliği nedeni ile madencilik birimleri arasındaki eşgüdümü pekiştirmek amaçlı olarak sisteme entegre olmuştur. Ayrıca madenciliğin hemen hemen tüm safhalarında grafik ve öznitelik verilerinin aynı anda kullanımına duyulan ihtiyaç ve pek çok verinin mekansal bir nitelik taşıması da CBS'nin madencilikte kullanımını gün geçtikçe artırmaktadır. Tüm bunların yanında CBS'nin madencilikte ilk uygulamaları daha çok açık ocak madenciliğinde ve özellikle maden rehabilitasyonu çalışmalarında iken, son yıllarda Şekil 1'de gösterilen entegrasyon sayesinde yeraltı ve açık ocak madenciliğinin pek çok safhalarında uygulamalar giderek artmaktadır. Maden işletme haklarının yönetimi, maden arama faaliyetleri, tasarım ve yer seçimi, çevre etki değerlendirmesi, üretim, güvenlik ve maden rehabilitasyonu CBS'nin madencilikteki başlıca kullanım alanlarını teşkil etmektedir.

Şekil 1. CBS'nin madencilik yazılımları ve BDT ile birlikte kullanımı.

Maden işletme haklarının yönetiminde CBS'nin kullanımı organizasyona büyük esneklik, hız ve birimler arası koordinasyon sağlayacaktır. İşletim haklarına ait çizelgesel verilerin, işletim sahaları ile ilişkilendirilmesi en etkili şekilde CBS ile yapılabilmektedir. Aslında sistemin işleyişi bakımından, maden işletme haklarının yönetimi tapu-kadastro işlemlerinin yönetimi ile büyük benzerlik göstermektedir. Günümüzde pek çok tapu-kadastro bilgi sistemi, CBS ortamında iş görmektedir. Dolayısı ile maden işletme haklarının yönetiminde CBS kullanımı henüz yaygın olarak kullanılmaya başlamasa bile yakın gelecekteki CBS'nin potansiyel uygulama alanları arasında sayılabilir.

CBS'nin madencilik uygulamalarında kullanımı çoğunlukla CBS'yi destekleyen teknolojilerin CBS'ye entegre edilmesi ile olmaktadır. Uzaktan algılama CBS'ye en önemli girdi sağlayan teknolojilerden birisidir. KKS ise daha çok verinin doğruluğunun kontrolünde ve navigasyon sistemlerinin etkili kullanımında yer almaktadır.

Maden arama faaliyetleri, madenciliğin yanında, jeoloji, jeofizik gibi yer bilimlerinin diğer kollarının göz önüne alınmasını gerektirmektedir. Bu nedenle, arama faaliyetlerinde farklı disiplinlerce toplanan verinin CBS ortamında analizi büyük kolaylıklar sağlamaktadır. Ayrıca maden arama faaliyetlerinde çok çeşitli verinin analiz edilerek anlamlı bir bilgi çıkarılması, çalışmaların başarısını etkileyen en önemli faktörlerdendir. CBS, arama faaliyetlerinde kullanılacak verilerin (söz gelimi, jeoloji haritaları, uydu görüntüleri, topoğrafik haritalar, jeofizik görünüm ve veriler) birlikte analiz edilip yorumlanacağı en ideal platformdur (www.esri.com.industries/mining/business/ exploration.html). CBS'nin maden aramalarında kullanımına örnek olarak Khatediya ve Verma'nin (http://www.gisdevelopment.net/application/geology/mineral/geom0004pf.htm)'nin Hindistan'da uygun kimberlit arama alanlarının seçilmesi çalışması verilebilir. Bu çalışmada jeolojik, tektonik katmanlar ile IRS uydusundan alınan görüntünün işlenerek kayanın kimyasal içeriğini veren katmanlar, CBS'de bulanık mantık analizi yöntemi ile birleştirilerek uygun arama bölgeleri saptanmıştır. Benzer çalışmalar Ayachi (http://www.gisdevelopment.net/application/ geology/ mineral/ ma03050pf.htm), Rahimi ve Rad (http://www.gisdevelopment.net/application/ geology/ mineral/ geom0016pf.htm), Moore (http://www.gisdevelopment.net/application/geology/ mineral/ geom0009pf.htm), tarafından da yapılmıştır.

Maden aramalarında CBS ve yardımcı teknolojilerin kullanımı ayrıntılı bir şekilde Bhasin (http://www.gisdevelopment.net/application/geology/mineral/geom0014pf.htm) ve Ray (http:// www.gisdevelopment.net/application/geology/mineral/geom0012pf.htm) tarafından açıklanmıştır. Ülkemizde MTA Genel Müdürlüğü ve Japon Uluslararası İşbirliği Ajansı (JICA) ile ortaklaşa yürütülen Jeolojik Uzaktan Algılama Projesi kapsamında da maden aramalarında CBS kullanımına yönelik çalışmalar yapılmaktadır (http://www.mta.gov.tr/uluslararasi/ulusproje.asp).

Madenciliğin işletme operasyonları sırasında CBS ve destekleyici teknolojilerin kullanımı çok çeşitlilik göstermektedir. Çoğunlukla yeraltı madenciliğinde CBS yalnız başına ve değişik operasyonların eşgüdümü için kullanılırken, açık ocak madenciliğinde CBS, UA ve KKS ile entegre edilmiştir. CBS'nin yeraltı madenciliğinde en yaygın kullanım alanlarından biri de madenin 3 boyutlu görselleştirilmesi ve madene ait çizelgesel bilgi ile eşleştirilmesidir. ABD Montana'daki Mayflower altın madeni için CBS'de oluşturulmuş üç boyutlu model Şekil 2'de gösterilmektedir.

Şekil 2. CBS'de 3 boyutlu yeraltı maden ocağı görüntülemesi (Kaynak: http://www.esri.com/news/ arcnews/winter0203articles/winter0203gifs/p30p1-lg.jpg).

Madenciliğin operasyonel aramalarında madencilik kullanımı için özel olarak hazırlanmış yazılımlarda (TECHBASE, Vulcan, MineSight, Surpac2000, MVS) oluşturulmuş blok modelleri yollar, elektrik hatları gibi çeşitli madencilik katmanları ile CBS ortamında birleştirilerek madenin halihazır ve gelecekteki durumu için planlamalar ve analizler yapmaya olanak tanır.

Ayrıca açık ocak madenciliğinde şev duyarlılığı ve dekapaj hesapları gibi analizlerde son yıllarda CBS'nin kullanımı yaygınlaşmaya başlamıştır. Bunlara Erdoğan (2002), Düzgün ve Karpuz (2003), Mote ve ark. (2005) çalışmaları örnek olarak gösterilebilir. Erdoğan (2002) çalışmasında, TKI Bolu Göynük Himmetoğlu Açık ocağında (GÖLI), yapılan dekapajın alansal dağılımı SPOT uydu görüntüsü ve CBS entegrasyonu ile bulunarak, klasik yöntemlerle elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Düzgün ve Karpuz (2003)'de Etibor'un Bandırma limanı stok sahasındaki şev duyarlılığı ve kayma riski, jeoistatistik ve olasılık yöntemlerin CBS ortamında birleştirilmesi sonucu haritalanmıştır. Mote ve Ark. (2005) çalışması ise yapısal jeoloji ve topoğrafya katmanlarını bir CBS modelinde birleştirerek çalışma alanında oluşabilecek kinematik şev duyarsızlıkları analizini içerir.

Madencilikte CBS, yaygın olarak UA ile entegre olarak kullanılır. CBS ve UA entegrasyonu en çok çevre etki değerlendirmesi ve maden rehabilitasyonu çalışmalarında yer aldığından daha önce bahsedilmişti. Tören (2001) TKI Soma açık ocağında çevresel değişimleri incelemek için farklı yıllarda elde edilmiş Landsat TM uydu görüntülerini analiz edip CBS ile entegrasyonunu sağlamıştır. Mengenli (2001) TKI'nin Eynez açık ocağı için benzeri analizleri yaparak madencilik faaliyetleri sırasındaki çevresel değişimleri gözlemiştir. Ficher (2002) HYMAP hiperspektral uydu görüntüsü analizleri ile CBS analizlerini birleştirerek tasman gözlemlemek için bir yöntem geliştirmiştir.

CBS ve UA entegrasyonunun madencilik faaliyetlerindeki diğer yaygın kullanımı da kaya mekaniği uygulamalarıdır. Wu ve ark. (2000) çalışmasında uzaktan algılamanın kaya mekaniğinde kullanımı ayrıntılı şekilde tartışılmaktadır. Koçal (2004)'in çalışması kaya mekaniğinde CBS ve UA entegrasyonunun bir örneğidir. Bu çalışmada yüksek çözünürlükteki IKONOS uydu görüntüsü kullanılarak çizgisellikler otomatik olarak bulunmuş daha sonra CBS yardımı ile yol, parsel sınırları gibi yapay çizgiselliklerden ayıklanarak süreksizlik haritası elde edilmiştir. Elle oluşturulan süreksizlik haritası ile otomatik yolla uydu görüntüsünden elde edilen süreksizlik haritasının karşılaştırılması sonucu işlemin doğruluğunu belirleyen bir doğruluk analizi yöntemi geliştirilmiştir. CBS ve UA entegrasyonunun kaya mekaniğinde kullanımı ayrıntılı olarak Kapuz (2005)'te tartışılmıştır.

Madencilikte KKS (GPS) kullanımı delme- patlatma ve kamyon-ekskavatör eşleşmesi işlemlerinde yaygındır. Delme-patlatma işlemleri sırasında patlatmanın verimliğini artırıcı etkisi olan deliklerin doğru delinmesi işlemi KKS yardımı ile kontrol edilir (www.trimble.com/mn_drilling.shtml). Açık ocak madenciliğinde üretimin performansını etkileyen faktörlerden biri olan kamyon ekskavatör eşleşmesi işlemi, KKS ve kablosuz IT teknolojileri yardımı daha etkili hale dönüşmüştür (www.trimble.com/mn_truck.shtml).

Sonuç olarak; CBS ve yardımcı teknolojilerin madencilikte kullanımı, madencilikte kontrol ve izleme işlemlerini daha etkin hale getirdiğinden bu teknolojilerin kullanımına yönelik eğilimler gün geçtikçe artmaktadır. CBS ve UA'nin ülkemiz madenciliğinde şu ana kadar henüz uygulama olanağı bulamadığı, ancak büyük katkılar sağlayacağı alanlar şöyle sıralanabilir:

-Madencilik faaliyetlerinin hepsini içeren bir bilgi sisteminin oluşturulması (Maden Bilgi Sistem, MBS)

-Maden yönetiminin tüm madencilik faaliyetlerini toplu halde bir sistemde görmesi, gerekli sorgulamaların ve analizlerin yapılması

-Üretim planlamasının yapılması

-Jeolojik yapıların üretime etkilerinin gözlenmesi

-Tüm ocak içi yolların ve yollara ait bilgilerin sorgulanması, ilişkili tematik haritaların hazırlanması

-Maden kazalarının ocak haritasında işlenmesi ve bu haritadan yararlanılarak olası risk haritasının elde edilmesi

-Personele ait veri tabanının oluşturulması ve personelin çalıştığı bölümler ile ilişkilendirilmesi

-Ocak ile ilgili istenilen her türlü tematik haritanın hazırlanabilmesi

-Madene ait her türlü değişim ve ölçümlerin bilgisayar ortamında kısa zamanda güncellenebilmesi

1 Temmuz 2014 Salı

0 Zemin İyileştirme Yöntemleri - Vibroflotasyon Yöntemi

Vibroflotasyon zemin içerisine yerleştirilen bir vibratörden kaynaklanan yatay titreşimler sonucu granüler zeminlerin sıkıştırılmasını sağlamaktadır. Dolayısıyla granüler zeminlerin başlangıçtaki boşluk oranları ve sıkışabilirlikleri azalmaktadır.

Diğer yandan içsel sürtünme açıları, taşıma gücü ve sıvılaşmaya karşı olan dirençleri de artmaktadır.

İnceler yüzdesinin vibroflotasyonla elde edilen penetrasyon direnci artımına etkisi (Saito,1977)

Vibroflot, titreşim oluşturacak sondanın tabanındaki düşey eksen üzerine kurulu olan eksantrik bir ağırlıktan oluşmaktadır. Titreşim hareketi yatay olup düşey bir eksen etrafında devirsel hareket söz konusudur. Bu sayede oluşan enerji zemine ya vibratör sondasının bütün uzunluğu boyunca ya da sadece vibratörün ucundan aktarılır. Bu enerji miktarı sondanın yerleştirildiği derinliğe bağlı olmaksızın sabittir.

Vibroflotasyon tekniği yeraltı su seviyesi altındaki çok gevşek kum malzemelerin sıkıştırılması için çok uygundur. Fakat kil bantlarının, aşırı miktarda ince daneli malzeme ve organik madde bulunması bu teknikten alınabilecek verimi önemli ölçüde düşürmektedir. Dolayısıyla granüler malzeme içerisinde inceler oranı % 20’yi aşmamalı ve bunun da en fazla %3’ü aktif kil olmalıdır.

Vibroflotasyon yöntemiyle sıkılaştırmaya uygun zeminlerin dane çapı dağılımı (Brown, 1977)

Vibroflotun zemin içerisine sokulması esnasında genellikle su jeti ve basınçlı havadan yararlanılmakta dolayısıyla sondaj duvarları da bu sayede desteklenmiş olmaktadır. Granüler zeminlerin sıkıştırılması hem vibroflotun zemin içerisine sokulması hem de yavaşça yukarıya çekilmesi esnasında gerçekleşmektedir. Bu durum ise yüzeyde koni şeklinde bir çöküntüye neden olmaktadır. Bu çöküntü daha sonra granüler bir malzeme ile doldurulmalıdır. Bu yöntemle elde edilecek sıkıştırma derecesi birkaç faktöre bağlıdır (Brown, 1977): kullanılan ekipmanın tipi, vibroflot merkezlerine ilişkin karelaj ve aralıkları, vibroflotun geri çekilme yöntemi, geri dolgu malzemenin yapısı ve işçilik kalitesi. Vibroflot etrafında sıkıştırılan zeminin çapı 2.4 ile 3 m arasında değişmektedir. Genellikle üçgensel bir karelaj seçilmekte fakat vibroflot merkezleri aralıkları arazi koşullarına ve istenilen taşıma gücüne bağlı olmaktadır.

Sömeller için tipik vibroflotasyon karelajları (Brown, 1977)

Granüler zeminlerde herhangi bir derinliğe yerleştirilen vibroflotun sağlayacağı sıkıştırmanın çoğu başlangıçtan itibaren 2 ile 5 dakika arasında gerçekleşmektedir. Dolayısıyla daha yüksek bir sıkıştırma derecesi elde etmek için titreşim zamanını aşırı miktarda artırmak ekonomik görülmemektedir. Vibroflotun yukarıya çekilme hızı geri dolgu malzemenin yerleştirilmesine göre belirlenmelidir. Eğer vibroflot aşamalı olarak küçük miktarlarda yukarıya çekilirse azami yoğunluklar elde edilebilir. Sıkıştırılacak kumla aynı olabileceği gibi kullanılacak granüler malzemenin yapısına gelince Brown (1977) bir uygunluk sayısı, Sn, tanımlamıştır:

Burada D50, D20 ve D10 sırasıyla malzemenin % 50, 20 ve 10’unun küçük olduğu mm cinsinden dane çaplarıdır. Bu sayı sonda etrafındaki geri dolgu malzemenin oturma hızına bağlıdır. Uygunluk sayısının 10’dan küçük olması durumunda, geri dolgu malzemesi çok iyi, 50’den büyük olması durumunda ise uygun değildir.