KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Yerbilimleri / 2026 / Cilt: 47 Sayı: 1

Başyukarı Delme Makinelerinin Performans Tahminine Yönelik Konik ve Buton Uçlarla Yapılan Uç Batırma Deney Verileri Arasındaki İlişkiler

Relationships between Indentation Test Data of Conical and Button Indenters Toward Predicting Performance of Raise Boring Machines

Aydin Shaterpour-Mamaghani(İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ, MADEN FAKÜLTESİ, MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ)0000-0001-7751-4796
Hanifi Çopur(İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ, MADEN FAKÜLTESİ, MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ)0000-0003-0458-9898
Cemal Balcı(İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ, MADEN FAKÜLTESİ, MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ)0000-0001-7524-6660
Deniz Tumaç(İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ, MADEN FAKÜLTESİ, MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ)0000-0003-0626-1087
Tayfun Erdoğan(Sargın İnşaat ve Makine Sanayi Ticaret A.Ş.)0000-0000-0000-0000
Engin Doğan0000-0000-0000-0001
Ayhan Koçbay(Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, Jeoteknik Hizmetler Dairesi Başkanlığı)0000-0000-0000-0002
Sayfa
67–79
Yayın Tarihi
2026-05-02
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Ayrıca, konik uç verileriyle kayaçların fiziksel-mekanik özellikleri arasındaki ilişkiler de incelenmiş ve bazı anlamlı ilişkiler olduğu görülmüştür.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Uç batırma deneyi, Başyukarı Delme Makineleri (BDM) ve Tünel Açma Makineleri (TBM) gibi mekanize kazı sistemlerinin performanslarını tahmin etmek için kullanılabilen bir yöntemdir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Standart bir yöntem olmamakla birlikte, başlangıçta keskiler ve deliciler üzerine etkiyen normal kuvvetin belirlenmesi amacıyla geliştirilmiş, zamanla kazı performansı değerlendirmelerinde sıkça başvurulan bir araç hâline gelmiştir.
💡
Sonuç & Katkı:Ayrıca, konik uç verileriyle kayaçların fiziksel-mekanik özellikleri arasındaki ilişkiler de incelenmiş ve bazı anlamlı ilişkiler olduğu görülmüştür.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Başyukarı delme makinesi · performans tahmini · uç batırma deneyi

Özet

Uç batırma deneyi, Başyukarı Delme Makineleri (BDM) ve Tünel Açma Makineleri (TBM) gibi mekanize kazı sistemlerinin performanslarını tahmin etmek için kullanılabilen bir yöntemdir. Standart bir yöntem olmamakla birlikte, başlangıçta keskiler ve deliciler üzerine etkiyen normal kuvvetin belirlenmesi amacıyla geliştirilmiş, zamanla kazı performansı değerlendirmelerinde sıkça başvurulan bir araç hâline gelmiştir. Deneylerde genellikle konik uçlar kullanılmaktadır. Ancak BDM’lerinde kullanılan buton keskilerde, daha düz yüzeyli ve prizmatik tungsten karbür buton uçlar tercih edilmektedir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan bazı performans tahmin modelleri, gerçek boyutlu buton uçlarla yapılan deney sonuçlarına dayanmaktadır. Konik ve buton uçlarla elde edilen deneysel veriler arasında istatistiksel ilişkiler kurulabilirse, konik uçlar da BDM performans tahminlerinde kullanılabilecektir. Bu çalışmada, Türkiye’de başyukarı delme yöntemiyle açılmış kuyulardan alınan beş farklı kayaç örneği üzerinde, konik ve buton uçlarla uç batırma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Her iki uç tipine ait kuvvet-penetrasyon eğrilerinden ortalama eğim, tepe eğimi, ortalama kuvvet eğimi ve uç batırma iş indeksleri elde edilmiş ve aralarındaki ilişkiler araştırılmıştır. Her iki uç tipi ile elde edilen indeksler arasında güçlü korelasyonlar saptanmıştır. Ayrıca, konik uç verileriyle kayaçların fiziksel-mekanik özellikleri arasındaki ilişkiler de incelenmiş ve bazı anlamlı ilişkiler olduğu görülmüştür.

Abstract

Indentation test provides a method for assessing performance of mechanized excavation systems such as Raise Boring Machines (RBMs) and Tunnel Boring Machines (TBMs). Although not standardized and originally developed for determining the normal forces acting on cutters and drill bits, the method has become an essential tool for evaluating excavation performance. Conical indenters are typically used in the tests. However, real-size button inserts made of prismatic tungsten carbide with flatter surfaces are often preferred on RBM cutting tools. Some of the widely used performance prediction models rely currently on the results from indentation tests conducted with button inserts. Establishing a statistical correlation between the results of tests using conical and button indenters would allow also the conical indenters to be used in RBM performance estimations. In the present study, indentation tests are performed on five different rock samples collected from the shafts excavated by the RBMs in Türkiye. Both conical and button indenters are employed in the tests. The average slope, peak slope, average force slope and indentation work indices are derived from the force-penetration curves and their relationships are analyzed. Strong relationships are observed between the indexes obtained from both types of the indenters. Furthermore, the relationships between the conical indenter test results and physical-mechanical properties of the rocks are also analyzed and some relationships are observed.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Shaterpour-Mamaghani, A., Çopur, H., Balcı, C., Tumaç, D., Erdoğan, T., Doğan, E., Koçbay, A. (2026). Başyukarı Delme Makinelerinin Performans Tahminine Yönelik Konik ve Buton Uçlarla Yapılan Uç Batırma Deney Verileri Arasındaki İlişkiler. Yerbilimleri, Cilt: 47 Sayı: 1, 67–79. https://doi.org/10.17824/yerbilimleri.1830607

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (22)

  1. Abu Bakar, M.Z. 2012. Saturation effects on mechanical excavatability of roubidoux sandstone under selected rock cutting tools, Missouri University of Science and Technology, Doctoral Dissertation, 490p, USA.
  2. Anemangely, M., Ramezanzadeh, A., Tokhmechi, B., Molaghab, A., Mohammadian, A. 2018. Development of a new rock drillability index for oil and gas reservoir rocks using punch penetration test. Journal of Petroleum Science and Engineering. 166, 131-145. DOI: 10.1016/j.petrol.2018.03.024
  3. ASTM D2845, 2008. Standard test method for laboratory determination of pulse velocities and ultrasonic elastic constants of rock. American Society for Testing and Materials.
  4. Bilgin, N. 1989. Applied rock cutting mechanics for civil and mining engineers. 1st ed. Birsen, Istanbul (In Turkish), 200s.
  5. Bilgin, N., Çopur, H., Balcı, C. 2014. Mechanical Excavation in Mining and Civil Industries. First edition. CRC Press, New York, 388p.
  6. Çopur, H. 1999. Theoretical and experimental studies of rock cutting with drag bits toward the development of a performance prediction model for roadheaders. Colorado School of Mines, Doctoral Dissertation, USA, 395p.
  7. Çopur, H., Balcı, C., Tumaç, D., Erdoğan, T., Doğan, E., Shaterpour-Mamaghani A. 2022. Başyukarı Delme Makinelerinin (BDM) Performanslarının Tahmini ve Optimizasyonu. TÜBİTAK 1001, Proje No: 217M729. İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü.
  8. Çopur, H., Bilgin, N., Tunçdemir, H., Balcı, C. 2003a. A set of indices based on indentation tests for assessment of rock cutting performance and rock properties. The Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy. 589-599.
  9. Çopur, H., Tunçdemir, H., Balcı, C., Öztürk, A. 2003b. Kayaçların Kırılganlığını Etkileyen Parametrelerin Kazı Mekaniği Bakımından İncelenmesi. TÜBİTAK Proje No: İNTAG-721. İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü.
  10. Dollinger, G.L. 1978. Lab tests provide low-cost method for predicting raise boring costs. Engineering & Mining Journal. 179, 86-89.
  11. Dollinger, G.L., Handewith, H.J., Breeds, C.D. 1998. Use of the punch test for estimating TBM performance. Tunnelling and Underground Space Technology 13 (4), 403-408. DOI: 10.1016/S08867798(98)00083-2
  12. Erben, H. Punch penetration tests-input parameter for TBM performance prediction. Montanuniversität Leoben, Master of Science Dissertation, Austria, 89p.
  13. Fowell, R.J., Smith, I.M. 1976. Factors influencing the cutting performance of selective tunnelling machine. Int. Tunnelling 76 Symp., 1-5 May., London, 301-318.
  14. Gertsch, R.E. 2000. Rock toughness and disc cutting. University of Missouri-Rolla Doctoral Dissertations, USA, 256p.
  15. Handewith, H.J. 1970. Predicting the economic success of continuous tunneling in hard rock. CIM Bull. 63, 595-599.
  16. ISRM, 2007. The complete ISRM suggested methods for rock characterization, testing and monitoring: 1974-2006. In: Ulusay R, Hudson JA (eds) Suggested methods prepared by the ISRM commission on testing methods, p. 628.
  17. Jeong, H.Y., Cho, J.W., Jeon, S., Rostami, J. 2016. Performance assessment of hard rock TBM and rock boreability using punch penetration test. Rock Mechanics Rock Engineering. 49 (4), 1517-1532. DOI: Lindqvist, P.A. 1984. Stress fields and subsurface crack propagation of single and multiple rock indentation and disc cutting. Rock Mechanics and Rock Engineering 17, 97-112.
  18. McFeat-Smith, I., 1977. Rock property testing for the assessment of tunnelling machines performance. Tunnels Tunnelling March 29-33.
  19. Shaterpour-Mamaghani, A., Çopur, H. 2021. Empirical prediction of reaming performance of raise boring machines based on pilot hole drilling performance, raise Inclination and rock properties. Rock Mechanics and Rock Engineering, 54, 1707-1730. DOI: 10.1007/s00603-020-02355-1
  20. Shaterpour Mamaghani, A., Çopur, H., Gümüş, A., Tumaç, D., Balcı, C., Erdoğan, T., Doğan, E., Koçbay, A., 2022. Full-Scale Linear Cutting Tests using a Button Cutter and Deterministic Performance Prediction Modeling for Raise Boring Machines. Tunnelling and Underground Space Technology, 127, 104609. DOI: 10.1016/j.tust.2022.104609
  21. Shaterpour-Mamaghani, A., Çopur, H., Balcı, C., Tumaç, D., Koçbay, A., Doğan, E., Altıntaş, E., Erdoğan, T., Şirin, O., Gümüs, A. 2023. Suggestion of new models for predicting performance of raise boring machines based on indentation tests. Tunnelling and Underground Space Technology, 138, 105181. DOI: 10.1016/j.tust.2023.105181
  22. Yağız, S. 2009. Assessment of brittleness using rock strength and density with punch penetration test. Tunnelling and Underground Space Technology. 24, 66-74. DOI: 10.1016/j.tust.2008.04.002