ABSTRACT:

Underground cities, semi underground settlements, most of which are 1500 years at least, exist in the Cappadocia Region of Central Turkey, These structures are the best examples of long term performances of man-made structures in the field of Rock Mechanics and Rock Engineering. In-spite of their great importance, no experimental studies on the long term mechanical characteristics of the Cappadocia tuff, in which these structures excavated, have not been performed until now. An experimental study on long term mechanical characteristics of the Cappadocia tuff in association with the long term stability of Derinkuyu underground city has been initiated by the authors as a part of an international joint project between Japan and Turkey, headed by Ö. Aydan and supported by The Ministry of education of Japan (Research Project No. 09044154) on the environmental aspects of Derinkuyu underground city. In this paper, the authors report the outcomes of these experiments performed up to now, and compare the outcomes with those of similar rocks tested elsewhere such as Oya tuff. Then, these results are used to assess the short and long term stability of some typical locations of Derinkuyu underground city.

RÉSUMÉ:

Les cites souterrains et etablissements semi-souterrains, qui sont plus de 1500 annees vieux, existent en Cappadoce de la Turquie centrale. Cette structures sont le meilleur exemple pour la performance à long terme des structures par humanite dans la mechanique et genie des roches. Malgre de leur grand importance, etudes experimentales sur les characteristiques mechaniques à long term des tuffs de Cappadoce, en quoi cette structures existent, n'ont pas faitjusqu'à ce que maintenant, Une etude experimentale sur les characteristiques mechaniques à long terme des tuffs de Cappadoce à ete commence par les autheurs en conjonction de la projet internationale entre Turquie et Japan, preside par Ö. Aydan et supporte par la ministrie d'education de Japan sur la theme environmental de la ville soutterrain de Derinkuyu. En cet article, les autheurs present les resultats des essais de fluage et essais Ii differents vitesse de charge et comparent les resultats avec celles de Oya tuff. Ensuite cette resultats ont ete utile pour evaluer de la stabilite à court terme et long tenne de locations typique de la ville souterraine de Derinkuyu.

ZUSAMMENFASSUNG:

Die Untergnmd-staedte und halbuntergrund-Siedlungen, die am meisten-mindesten s 1500 Jahre alt sind, existieren im Region Kappadokien in Mittel Anatolien, Diese Bauwerke sind gute Exemplare der Lang-Zeit-Werkes der Kuentstlichen Bauwerke im Bereich Felsmechanik, Trotz ihrer grossen Bedeutung Wurden leider bis jetzt keine untersuchung ueber die diese Bauwerke enthalten, durchgefuehrt. Eine experimentelle Untersuchung ueber die Lang-Zeit-mechanische Characteristik des Kappadokien Tuffs wurde von den Autoren eingefuehrt. Diese Untersuchungen wurden im Rahmen des Internatlonalen Projektes der Zusammenarbeit der Tuerkei mit Japan von Ö. Aydan durchgefuehrt. Das Hauptziel dieses vom Erziehungs Ministerium von Japan finanziell unterstuetzten Projekts ist die Untersuchung der Umwelt der Derinkuyu-untergrund-stadt. Die experimentellen Untersuchungen enthalten uniaxiale kompressif kriechen Teste und uniaxiale Kompression Teste unterschiedlichen Spannungsraten. Die Autoren berich ten von den Ergebnissen dieser Untersuchungen und sie vergleichen die Ergebnisse mit Oya-Tuff, das von Agaki und Ito umfassed getestet wurde, aehnliche Charaktere hat. Ausserwerden wurden die Lang-Zeit Stabilitaet der Untergrund-Staedte mit der Verwendung dieser experimentellen Ergebmssen analysiert und ihre Verwieklungen diskutiert.

INTRODUCTION

Underground cities, semi underground settlements, most' of which are 1500 years at least, exist in Cappadocia Region of Central Turkey. Investigations on the underground cities show some indications of over-stressing and partial collapses at several locations. These structures are of great importance from the view points of preservation of these historical structures as assets for humankind Furthermore, they may provide some data and insight on the long term performance of man-made structures in rock engineering. For this purpose, studies on short term and long term mechanical characteristics of Cappadocia tuff, in-situ stress measurements, seismic explorations to identify overstressed plastic zones and their extent and short and long term stability analyses of Derinkuyu Underground City have been updertaken.

In this study, a brief outline of short term mechanical characteristics of Cappadocia tuff is presented first. Then the results of creep tests and strain rate tests in association with the long term mechanical characteristics of Cappadocia tuff are given From these tests, the parameters of an elasto-visco-plastic constitutive law proposed by Aydan et al. (1995) are determined in order to carry out a finite element stability analysis of Derinkuyu Underground City. On the basis of experimental results and in-situ stress measurements

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