Gömülü Su Borularının Etrafında Sızıntı Kaynaklı Toprak Islanması ve Yerel Deformasyonun Çoklu Fizik İzlenimi: Maden Etkilenen Bölgeler İçin Çıkarımlar Sunan Fiziksel Model Çalışması

Orijinal Araştırma Makalesi

Front. Earth Sci., 11 Kasım 2026

Bölüm: Je Tehlikeler ve Je Riskleri

Cilt 14 – 2026 | https://doi.org/10.3389/feart.2026.1980446

• HZ

  Huajie Zhang 1

• QD

  Qibing Duan 2*

• YY

  Yiran Yang 2*

• RS

  Rongxi Shen 1,3

• XL

  Xiaofei Liu 1

• XZ

  Xin Zhou 4

• MZ

  Meiling Zhou 1

• 1. Madencillik Teknolojisi Çin Üniversitesi, Güvenlik Mühendisliği Fakültesi, Xuzhou, Çin

• 2. Yunnan Enerji Teknolojisi Meslek Yük Okulu, Qujing, Çin

• 3. Xinjiang Teknolojisi Enstitüsü, Enerji ve Kimyasal Mühendisliği Fakültesi, Aksu, Xinjiang, Çin

• 4. Madencillik Teknolojisi Çin Üniversitesi, Nesnelerin İnterneti Enstitüsü, Xuzhou, Çin

Makale ölçümleri

Görüntülemeler

Özet

Maden faaliyetlerinden etkilenen alanlardaki yeraltı su boruları, sızıntının sonuçlarını kötüleştirebilecek mevcut zemin deformasyonları ve kırılma koşullarına maruz kalabilir. Ancak söz konusu fiziksel model, maden kaynaklı yer değiştirme veya gerilme yeniden dağılımını doğrudan yeniden üretmiyor. Sızıntı kaynaklı nem migrasyonunu ve yerel deformasyonu karakterize etmek amacıyla, fiber Bragg gratingi (FBG) gerilme algılama ile paralel doğru akım direnç izlemeyi birleştiren bir laboratuvar platformu geliştirildi. 0.16 MPa sabit boru içi basınç ve yaklaşık 0.45 mL/s sızıntı hızı altında, dört kanal boyunca dağılan 28 FBG algılama noktasından gelen gerilme yanıtları, iki izleme profilinde görünür direnç dağılımları ve sızıntı çekirdek bölgesindeki su içeriği değişimleri eşzamanlı olarak kaydedildi. Su içeriği, görün direnç ve FBG gerilmesinin zaman yanıtlarındaki örtüşen değişimler temel alınarak deney, dört gözlem yanıtlı aşamaya ayrıldı: hızlı ıslanma ve yerel yanıt (0–700 s), ıslanma genişlemesi ve yapısal uyarlama (700–5.900 s), sürüklenen eşleşik anomal ve düzensiz deformasyon (5.900–7.000 s) ve yarı-sabitleşmiş eşleşik yanıt (7.000 s’den fazla). Deneye özgü operasyonel eşik olarak ρ <50 Ω m kullanılarak, STUV profilindeki düşük dirençli bölge 700 s’de 0.0048 m²’den 7.000 s’de 0.098 m²’ye yükselirken, OPQR profilinde bu değer 0.0049’dan 0.395 m²’ye çıktı. Düşük dirençli bölgelerin konumları ve baskın yayılım yönleri, EADH ve FBCG çekirdek bölgelerindeki yükselmiş FBG gerilme yanıtlı bantlarla büyük ölçüde uyumluydu ve çekirdek bölgedeki su içeriğinin yaklaşık %22’de stabilleşmesiyle eşleşti. FBG algılama, yerel gerilme yanıtı yoğunlaşmasına karşı daha hassas olurken, direnç görüntüleme nem anomalilerini ve öncelikli sızma yollarını belirlemede daha uygundu. Dolayısıyla uzaysal-zamansal uyumları, sızıntı kaynaklı zemin zayıflamasına tamamlayıcı kanıt sağlıyor. Deney içi aşama karşılaştırmaları için geriye dönük bir gerilme–direnç eşleşik yanıt indeksi ayrıca geliştirildi ve buna eşlik eden

model ölçeğinde eşzamanlı anomalilerin yorumlanması çerçevesi. Bu sonuçlar, test edilen koşul altında sızıntıya bağlı toprak ıslanması ve yerel deformasyonu göstermekte ve maden etkilenmiş alanlar için izleme yönünden çıkarımlar sunmakta; yeraltı boşluğu oluşumu veya yüzey çökmesi için doğrudan kanıt teşkil etmemektedir. Mühendislik eşikleri veya uyarı kriterleri belirlenmeden önce tekrarlı deneyler, doğrudan jeoteknik gözlemler, eşzamanlı madencilik-sızıntı deneyleri ve saha izlemesi gerekmektedir.

1. Giriş

Maden etkilenmiş alanlar, yeraltı kaynaklı çıkarma faaliyetlerinin yol açtığı bozulmalara maruz kalmaktadır; tabaka hareketleri, farklı oturmalar ve kırılma gelişimi, sığ toprakların gerilme-deformasyon durumunu değiştirebilir ve yeraltına gömülü su borularına ek gerilme ve basınçlı deformasyon, eksenel hizalama bozukluğu ve yerel yük konsantrasyonları yükleyebilir. Konvansiyel zemin koşulları altındaki gömülü borularla karşılaştırıldığında, maden etkilenmiş alanlardaki borular, uzun süreli madencilik kaynaklı deformasyon ile yerel toprak heterojenliğinin birleşik etkilerine maruz kalarak, boru gövdesi veya eklemlerde meydana gelen hasarların ardından sızıntıya daha yatkın hale gelmektedir. Sızıntılı su çevredeki doymamış toprağa sızdığında, ortaya çıkan nem içeriği artışı matrik emilimini ve etkili gerilmeyi azaltır ve ince tanecikli göç, gözenek büyümesi ve toprak yapısının aşamalı olarak yumuşamasıyla birlikte görülebilir. Hidrolik zayıflamanın, önceden var olan madencilik kaynaklı kırılmalar veya farklı oturma bölgeleriyle etkileşime girdiği durumlarda, yerel zemin kararsızlığı aşamalı olarak yüzey çökmesi veya çökmesine evrilebilir. Bu nedenle, maden etkilenmiş alanlarda gömülü su borularının sızıntısının izlenmesi, sızıntının konumlandırılması ve sızıntıdan etkilenen bölgenin sınırlarının belirlenmesi ötesine geçerek, sızıntıya bağlı deformasyon ve yapısal zayıflamayı eşzamanlı olarak karakterize etmeli ve böylece boru bütünlüğünün değerlendirilmesi ile olası zemin çökmesi tehlikelerinin tespit edilmesi için bir temel sağlamalıdır.

Maden faaliyetlerinden etkilenen alanlarda gömme boru hatlarının güvenliği için, boru hattı sızıntı tespiti, sızıntı–yayılım süreçleri, boru–toprak etkileşimi ve toprak sıvılaşması konularındaki mevcut çalışmalardan ilgili bulgalar çıkarılabilir. Bagheri ve ark. (2022), siltli ve kumlu dokular da dahil olmak üzere toprak özelliklerinin doğal gaz sızıntısına etkilerini inceledi ve sızıntı davranışını öngören bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) modeli geliştirdi. Gao ve ark. (2009), dalgaların yansımasının sıvı taşıyan boru hatlarında sızıntı sinyallerinin tespiti ve konumlandırılması üzerindeki etkisini inceledi ve bulgularını saha ölçeğinde benzerlik deneyleriyle doğruladı. Muggleton ve ark. (2011), gömme bir boru hattı üzerinde bilinen bir konuma uyarı sinyali uyguladı ve ortaya çıkan yer titreşimi haritasından boru hattının geri kalan bölümlerinin konumunu çıkardı. Zhang J. ve ark. (Zhang ve ark., 2021), viskoz gözenekli ortamdan geçen hava akışı için OTDR tabanlı bir zayıflama modeli geliştirdi. Elde edilen sonuçlar, ses basıncı seviyesinin (SPL) akustik frekansla arttığını gösterdi ve deney doğrulamaları, SPL’nin düşük frekans aralığında boru hattı sızıntısını izlemek için kullanılabileceğini ortaya koydu.

Yang ve ark. (2010), sızma sırasında ve sızmasız koşullar altında kaydedilen akustik sinyallerin benzerliğini karşılaştırarak sızma tespiti için yaklaşık-entropi yöntemi önermiştir. Lee ve ark. (2023), boru hasarıyla ilişkili anormal sinyalleri tespit etmek için frekans alanı kurtozisini kullanmış ve sinyal süzme yoluyla sızma noktasını yerleştirmiştir. Zhang ve ark. (2022), yeraltı gaz borusu etrafına sızma gürültüsünü toplamak için sensörler yerleştirmiş ve sızma konumunu bireysel sensörlere ulaşma zamanlarındaki farklardan belirlemiştir. Wang ve ark. (2022), yeraltı gaz borusundan sızma sonrası gaz göçünü sayısal olarak analiz etmiş ve topraktan geçen doğal gaz yayılımı için bir HB hesaplama modeli geliştirmiştir. Ibrahim ve Meguid (2020), parçacık akışı modellerini çoklu açılardan gözden geçirmiş, özellikle farklı jeoteknik mühendisliği problemlerine uygulanmasıyla ilişkili zorluklara özel önem vermiştir. Huo ve ark. (2023), yeraltı borudan sızma sonrası boru kesitindeki gerilme durumu ve boru-toprak etkileşiminin mekanik davranışını analiz etmiştir.

Lai W. W. L. ve ark. (Lai ve ark., 2016), kum kutusuna gömülü bir borudan su sızmasıyla ilişkili yerleşim radarı imzalarını incelemiştir. Sonuçlar, sızmayla ilişkili radar yanıtının sızma noktasından girdap benzeri bir biçimde dışarıya yayıldığını göstermiştir. Almeida ve ark. (2017), yeraltı su borularındaki akustik dalga zayıflamasının yol açtığı gecikme etkilerini değerlendirmiş ve bu etkileri kullanarak doğru sızma yerleştirmesi sağlamıştır. De Paola ve ark. (2014), su basıncı ve jeolojik koşulların sızma davranışı üzerindeki etkilerini incelemek için su borularını volkanik çamura gömüştür. Yan ve ark. (2015), yeraltı gaz borularında sızma deneyleri gerçekleştirmiş ve daha yüksek gaz akış hızının topraktaki gaz doygunluğuna ulaşılması için gereken süreyi kıstığını ve sızma deneyinden sonra daha yüksek kalan gaz konsantrasyonuna yol açtığını bulmuştur. Zhu ve ark. (2024), yeraltı gaz borularından sızma sırasında hidrojen karışım oranının toprak sıcaklık alanı üzerindeki etkisini incelemiştir.

Ghorbany ve arkadaşları (Ghorbany et al., 2023), dikey yukarı yönlü bir su sızıntı fışırığına maruz kalan taneli akışkan yatağı deneysel olarak inceledi. Kum tanecği boyutunun artmasının akışkanlaşma bölgesinin yüksekliğini azaltırken, tanecği boyutunun azalmasının tam tersi bir etki yarattığını tespit etti. Almeida ve arkadaşları (2015), yeni bir in situ dalga hızı ölçüm yöntemi önerdi ve yeraltı gaz borularında saha deneyleriyle sızıntıyı doğru şekilde konumlandırdı. Ibrahim ve Meguid (2021a); Ibrahim ve Meguid, 2021b) taneli toprak ile su arasındaki etkileşimleri simüle etmek için iki akışkan modeli kullanımını inceledi. Yukarı yönlü bir su fışırığı tarafından tetiklenen kum yatağı akışkanlaşmasını modelleyerek, yüksek gözenek suyu basıncı ve akışkanlaşma koşulları altında sayısal olarak tahmin edilen toprak deformasyonunu deneysel olarak gözlemlenen fiziksel deformasyonla karşılaştırdı. (Liu ve arkadaşları (2024); Stark ve arkadaşları, 2017; Wang ve arkadaşları, 2023; Wu ve arkadaşları, 2024) borulardan sızan sıvılar için bir süzülme–yayılma modeli geliştirdi. Sıvı yeraltında göçmesinin mesafesine sıvı ağırlığı, doymuş hidrodiksel iletkenlik, başlangıç doygunluğu ve iç boru basıncının etkilerini inceleyerek, iç boru basıncının artmasının daha büyük bir sıvı yayılma mesafesine yol açtığını gösterdi. Bu çalışmalar, sızıntı konumlandırma, nem göçmesinin karakterizasyonu ve boru–toprak etkileşimi mekanizmalarının anlaşılması için önemli bir temel sağladı. Ancak, mevcut çalışmaların çoğu, madencilik kaynaklı mevcut deformasyon ve kırılma koşulları ile sızıntı sonrası hidrodik zayıflamayı birleşik çoklu-fizik izleme çerçevesinde henüz birleştirmemiştir.

Wang ve arkadaşları (2021), yumuşak zeminlere yerleştirilen geçirgen kazık kazıklarda gerilme dağılımı ve iç kuvvet aktarımı incelemek için fiber Bragg gratingi (FBG) sensörleri kullandı. Ayrıca kazık-zemin arayüzü boyunca farklı konumlarda aşırı su basıncının zamana bağlı evrimini ve bunun kazık temelinin zamana bağlı taşıma kapasitesiyle ilişkisini inceledi. Zhang ve arkadaşları (2020), plastikleştirilmemiş polivinil klorür (UPVC) ve döküm demir içme suyu boru hatlarında dağıtımlı optik fiber algılama kullanarak simüle sızıntı konumlandırma deneyleri gerçekleştirdi ve sızıntılı ile sızıntısız koşulları birbirinden ayırdı. Zhao ve arkadaşları (2018), içme suyu boru hatlarında sızıntı tespiti ve konumlandırması için Raman saçılması ile optik zaman alan yansıması birleştiren dağıtımlı optik fiber sıcaklık algılama sistemi geliştirdi. Sistemin sıcaklık çözünürlüğü ve sızıntı noktası yakınında oluşan sıcaklık farkı sistematik olarak değerlendirildi. Zheng ve Liu (2014), Çin’de ve yurt dışında basınçlı boru hatlarında sızıntı tespit teknolojilerinin gelişimini gözden geçirdi ve dağıtımlı ile yarı-dağıtımlı optik fiber algılama tekniklerinin basınçlı boru hattı izlemesindeki uygulamalarını tartıştı.

Birçok çalışma, yeraltı su borularındaki sızıntıların toprak-su sıvılaşmasını teoretik olarak analiz etmiş ve sızıntı konumlarını belirlemek için dağıtık optik lif sensörlerini kullanmıştır (Wang ve ark., 2016; Hill ve Meltz, 1997; Rahman ve ark., 2000). Yu ve Wen (2025), derin kist özelliklerini karakterize etmek için bir akış direnci gözlem yöntemi kullanmıştır. Yang ve ark. (2025), hızlı paralel elektrik verisi toplama kullanarak batık bir ocağın orijinal taban sınırını belirlemek için üç boyutlu doğru akım direnci taraması gerçekleştirmiş ve incelenen alandaki jeolojik koşulları temsil eden bir sayısal model inşa etmiştir. Gao ve ark. (2025), kaya numunelerinde yükleme, yıkım ve toparlanma sırasında direncin değişimlerini ölçmüştür. Laboratuvar sonuçlarını kaya tabakalarının direnci alan gözlemleriyle birleştiren araştırmacılar, farklı madencilik aşamalarında taban direncinin zamansal ve mekansal gelişimini betimleyen üç boyutlu dinamik jelektrik bir model ortaya koymuştur. Chen (2025), çok fazlı ortamlar için etkili bir elektriksel iletkenlik modeli tanıtarak toprak direnci ile hacimsel su içeriği arasında matematiksel bir ilişki kurmuş ve ardından elektriksel direnci görüntüleme sonuçlarından bir toprak-kaya barajı içinde hacimsel su içeriğinin üç boyutlu dağılımını hesaplamıştır. Bai (2023), eğim istikrarının gelişiminin dinamik olarak değerlendirilmesi ve yağmur kaynaklı heyelan riskinin öngörülmesi için doğru akım direnci yöntemlerinin kullanımını incelemiştir.

Bu yaklaşımlar, sızıntı konumlandırma ve mekanistik yorumlama için önemli bir temel sağlamaktadır. Ancak mevcut ölçümlerin çoğu tek bir fiziksel alana odaklandığından, nem migrasyonunu ve yerel yapısal bozulmayı eşzamanlı olarak karakterize edememektedir.

Optik lif algılama, elektromanyetik girişime karşı bağışıklık, küçük boyut, çoklu kanal kapasitesi ve yüksek uzaysal çözünürlük gibi birkaç avantaj sunar ve kazık–toprak arayüzü tepkilerinin, gömülü boru hatlarında sızıntı yerleştirmenin ve mühendislik yapılarının izlenmesinde kullanılmıştır (Wang et al., 2021; Zhang et al., 2020; Zhao et al., 2018; Zheng and Liu, 2014; Wang et al., 2016; Hill and Meltz, 1997; Rahman et al., 2000). Özellikle fiber Bragg grating (FBG) sensörleri, kritik konumlarda yerel eksenel şekil değiştirme ölçümleri sağlayabilir. Buna karşılık paralel doğru akım dirençliliği yöntemi, gözenek suyu elektriksel iletkenliğindeki, doygunluktaki ve gözenek bağlantısındaki değişimlere duyarlıdır ve hızlı kesit görüntülemesi yoluyla suca zengin, düşük dirençli bölgeleri ve baskın sızıntı yollarını izleyebilir (Yu and Wen, 2025; Yang et al., 2025; Gao et al., 2025; Chen, 2025; Bai, 2023; Du, 2016). Dolayısıyla FBG algılama yerel mekanik tepkileri yakalarken, dirençliliği görüntüleme nemselle ilgili anomalileri daha geniş bir uzaysal alanda karakterize eder. Bu iki yöntem hem gözlem ölçeği hem de fiziksel anlam bakımından birbirini tamamlayıcıdır.

Bununla birlikte, madencilikten etkilenen alanlardaki gömülü su iletim borularına mevcut yöntemler uygulandığında dört büyük sınırlama kalmaktadır. Birincisi, akustik, basınç dalgası ve tekil elektrik veya gerilme izleme yaklaşımları çoğunlukla sızıntı konumlandırma ya da tek bir fiziksel alandaki tepkilerle ilgilenmekte, nem migrasyonunun ve yerel yapısal bozulmanın eşzamanlı biçimde karakterize edilmesini zorlaştırmaktadır. İkincisi, madencilikten kaynaklanan zemin deformasyonu, kırışma ve borulara binen ek yükler genellikle sızıntı sonrası sızıntıya bağlı zayıflama ile ayrı ayrı incelenmekte; “madencilik bozulması–boru hasarı–sızıntı sızıntısı–ikincil zemin zayıflaması” sürecinin sürekli yapısına ilişkin birleştirici bir yorum hala eksiktir. Üçüncüsü, düşük dirençli bölgelerle yüksek gerilimli bölgeler arasındaki uzamsal ilişki çoğunlukla niteliksel karşılaştırmayla sınırlı kalmakta; değişken tanımları, eşik değerlerinin geçerlilik alanları, görüntü çözünürlüğü ve ters çözümün çokluk (tekil olmama) özelliği yeterli düzeyde göz önüne alınmamaktadır. Dördüncüsü, model deneylerinden elde edilen risk göstergeleri, bazen yeterli tekrarlı deney, bağımsız kalibrasyon veya yüzey çökmesi veya yıkımına ilişkin doğrudan gözlemlerle çapraz doğrulama olmadan doğrudan saha koşullarına genellenmektedir.

Bu sınırlamaları aşmak amacıyla bu çalışma, sızan yeraltı su iletim hattının etrafındaki toprağın çoklu fizik tepkilerini ele alırken, maden etkisi altındaki bölgeleri doğrudan yeniden üretilmiş bir deney koşulu yerine bir mühendislik uygulama bağlamı olarak değerlendirir. Fiber Bragg gratingi (FBG) gerilme sensörlüğü ve paralel doğru akım (DC) direnç izlemeyi birleştiren bir fiziksel model deney platformu kurulmuş; sızıntı–elektrik–deformasyon yorumlaması için bütüncül bir çerçeve oluşturulmuştur. Belirli hedefler şunlardı: (1) FBG gerilmesinin, görünümdür direncin ve su içeriğinin zamansal-uzamsal tepkilerini analiz etmek; (2) çoklu parametreli eğilimlerden deney özgü gözlem tepki evrelerini belirlemek ve yükselmiş FBG gerilme tepkileri ile düşük dirençli bölgeler arasındaki uzamsal uyumluğu karşılaştırmak; (3) geçerli deney içinde evrimsel karşılaştırmalar için bir gerilme–direnç eşleşmiş tepki indeksi ve ortak anomalı yorumlama için model ölçekli bir çerçeve geliştirmek; ve (4) bu sızntı kaynaklı tepkilerin maden etkisi altındaki bölgelerde hat izlemesi için potansiyel sonuçlarının ve uygulanabilirlik sınırlarının tartışılması. FBG ve direnç ölçümlerinin birlikte kullanımı, yerel mekanik tepkiyi daha geniş nem kaynaklı anomalilerle bağlantı kurarak tek parametreli izlemenin sınırlamalarını aşmayı; bu iki ölçümü de boşluk oluşumu veya yüzey çöküşünün doğrudan kanıtı olarak görmemektedir. Geleneksel tek parametreli sızntı izlemesinden farklı olarak önerilen yaklaşım, FBG gerilme sensörlüğü ve direnç görüntülemenin tamamlayıcı hassaslıklarından yararlanır: FBG ölçümleri yerel deformasyon yoğunlaşmasını çözerken, direnç görüntülemesi daha geniş nem anomalilerini ve öncelikli sızıntı yollarını belirler. Bu iki yöntemin eşzamanlı yorumlaması, yerel mekanik bozulmayla uzamsal olarak dağılmış hidro-elektrik değişimlerini birbirini destekleyen, yalnızca tek tek teknikle elde edilemeyen kanıtlarla bağlar. Bu çoklu fizik yaklaşımı dolayısıyla sızntı kaynaklı zemin zayıflamasının karakterizasyonunu iyileştirirken, aynı zamanda uygulabilirlik

mevcut model ölçekli deney ile sınırlıdır.

2 Teorik temel ve bütünleşik tanımlama çerçevesi

2.1 Doymamış sızma ve hidromekanik tepki

Sıcaklık değişimleri ve çözünmüş madde taşıması göz ardı edildiğinde, sızan suyun doymamış topraktaki hareketi, Denklem 1 ile Richards denklemi ile açıklanabilir (Richards, 1931):

∂θ/∂t = ∇[K(Se)(∇ψ + ez)] + q

(1)

(1)

burada (θ) hacimsel su içeriği, (ψ) basınç yükü, (K) doymamış hidrodilimlilik, (ez) dikey birim vektör ve (q) kaynak/sömürü terimidir. Etkili doygunluk ve VG–Mualem parametre ilişkileri sırasıyla (Van Genuchten, 1980) Denklem 2 ve 3’te verilmiştir:

Se = (θ − θr)/(θs − θr), mv = 1 − nv

(2)

(2)

K(Se) = KsSe[−(−Smve)mv]

(3)

(3)

burada (θs) ve (θr) sırasıyla doygun ve artık hacimsel su içeriğini; (Ks) doygun hidrodilimliliği; (ℓ) gözenek bağlantı parametresini; (mv) ve (nv) ise toprak–su karakteristik eğrisinin parametrelerini ifade eder. Etkili doygunluk (Se) arttıkça, (K(Se)) doğrusal olmayan biçimde artar ve nemlenme cephesi, tercih edilen akış gözenekleri ve yüksek dilimli yollar boyunca daha hızlı ilerleyebilir.

Doymamış toprağın hidromekanik tepkisi, Denklem 4’te gösterildiği gibi Bishop’ın etkin gerilme çerçevesi kullanılarak yorumlanabilir:

σ

=

(

σ

−

u

a

Ι

)

+

χ

(

S

r

)

(

u

a

−

u

w

)

Ι

χ

≈

S

r

(4)

(4)

(σ) toplam gerilme tensörünü, (u

a

) ve (u

w

) sırasıyla gözenek havası basıncını ve gözenek su basıncını; (χ) ise etkin gerilme parametresini ifade eder. Belirli bir kalibrasyon bulunmadığı情况下, (χ) genellikle doygunluk derecesinin bir fonksiyonu olarak yaklaşıklıkla ifade edilir. Sızıntı, matric emme

(

u

a

−

u

w

)

değerini azaltarak parçacıklar arası temas kuvvetlerini ve kayma mukavemetini düşürür. Yerel gözenek yapısındaki ve parçacık düzenlemesindeki değişimler deformasyonu daha da etkileyebilir; ancak bu çalışmada gözenek su basıncı, parçacık kaybı, yeraltı boşlukları ve yüzey çökmesi doğrudan ölçülmemiştir. Buna göre, söz konusu süreçler yalnızca olası mekanizmalar olarak değerlendirilir ve doğrudan gözlemlenen sonuçlar olarak ele alınmaz. Madencilik kaynaklı kırılmalar ve başlangıç gerilme bozulmaları da kontrol değişkeni olarak uygulanmamıştır; olası etkileri yalnızca,

içinde gösterildiği gibi bir mühendislik uygulanabilirlik sınırı olarak tartışılmaktadır.

ŞEKİL 1

2.2 FBG birinme tepkisi

Bir FBG’nin Bragg dalga boyu, Eşitlik 5’te gösterildiği gibi etkin kırılma indeksi neff_ ve ızgara periyodu Λ tarafından birlikte belirlenir (Hill ve Meltz, 1997; Li ve ark., 2005):

λ

B

=

n

e

f

f

Λ

(5)

(5)

Birinme ve sıcaklığın birleşik etkileri altında, normalize edilmiş dalga boyu kayması Eşitlik 6’da gösterildiği gibi ifade edilebilir:

Δ

λ

B

λ

B

=

(

−

p

e

)

ε

+

(

α

Λ

+

ξ

)

Δ

T

(6)

(6)

(p

e

) etkin fotoelastik katsayıyı, (α

Λ

) ızaranın termal genişleme katsayısı, (ξ) termooptik katsayı ve (ε) optik lif boyunca eksenel gerilmedir. Deney, nispeten kısa süreli ve yaklaşık sabit sıcaklık koşullarında iç mekânda gerçekleştirilmiş; sızıntı öncesi kararlı dalga boyu referans olarak alınmıştır. Sıcaklığa bağlı katkı karşılaştırmalı olarak küçük olduğundan, eşdeğer eksenel gerilme aşağıdaki

ile hesaplanmıştır:

ε

=

Δ

λ

B

(

−

p

e

)

λ

B

(

Δ

T

=

)

(7)

(7)

Pozitif gerilme ızaranın eksenel uzamasını, negatif gerilme ise bükülmeye bağlı sıkışma veya eşdeğer eksenel kısalmayı ifade eder. FBG çıktısının sensör eksenindeki yerel gerilmeyi yansıttığı belirtilmelidir. Büyüklüğü ayrıca kurulum yönünden, toprak–lif etkileşiminden ve yerel temas koşullarından etkilenmekte; bu nedenle çevreleyen toprağın üç boyutlu gerilme tensörünün tamamı olarak doğrudan yorumlanamaz.

2.3 Direnç–nemli durum ilişkisi

S yüzey iletkenliğinin önemsiz olduğu temiz taneli ortamlarda Archie yasası aşağıdaki gibi ifade edilebilir Denklem 8 (Sun, 2007; Du, 2016):

ρ

b

=

a

ρ

w

ϕ

−

m

c

S

−

n

s

r

(8)

(8)

burada ρ

b

toprağın hacimsel elektriksel direnci, ρ

w

gözenek suyu direnci, ϕ gözenekliktir, S

r

doygunluk derecesi ve a, m

c

ile n

s

ampirik parametrelerdir. Bu çalışmada kullanılan toprak kaolinit içerdiğinden, killi minerallere ait yüzey iletkenliğinin katkısı ihmal edilemez. Bu nedenle daha genel bir iletkenlik ifadesi aşağıdaki gibi yazılabilir

σ

b

=

ρ

−

b

=

ϕ

m

c

S

n

s

r

a

σ

w

+

σ

s

(9)

(9)

burada σ

b

ve σ

w

sırasıyla toprağın ve gözenek suyunun elektriksel iletkenliklerini; σ

s

ise mineral yüzey iletiminin katkısını ifade eder. Hacimsel su içeriği, doygunluk derecesi ile aşağıdaki gibi ilişkilendirilir

θ

=

ϕ

S

r

(10)

(10)

Bu nedenle, ρb ile θ arasında farklı toprak türlerinde doğrudan uygulanabilecek benzersiz bir ilişki yoktur. Bu çalışmada Archie-tipi ilişki yalnızca su içeriği koşullarındaki değişime bağlı olarak dirençteki genel eğilimi yorumlamak için kullanılır; nicel dönüşüm ise aynı toprak ve gözenek suyu koşulları kullanılarak elde edilmiş, önceden belirlenmiş bir kalibrasyon eğrisine dayanır.

3 Ölçeklendirilmiş model deneyleri ve veri işleme

3.1 Deney sistemi ve sınır koşulları

Yer altına gömülü bir su iletim borisinin sızıntı başlatmasından sonra etrafındaki eşzamanlı nem–elektrik–deformasyon tepkilerini incelemek amacıyla laboratuvar ortamında fiziksel bir model deney sistemi geliştirildi. Madencilikten etkilenen bölgeler bir uygulama bağlamı olarak ele alındı; madencilikten kaynaklanan yerleşme, gerilme yeniden dağılımı ve kırılım evrimi doğrudan modellenmedi. Deney sistemi; şeffaf bir model kutusu, deney toprağı, polietilen (PE) su borusu, sabit basınçlı su besleme ünitesi, YBD-11 ağ bağlantılı paralel elektriksel direnç ölçüm sistemi ve SM130 fiber Bragg gratingi (FBG) okuyucu (Şekil 2) bileşenlerinden oluşuyordu. Model kutusu 2000 mm × 600 mm × 1000 mm boyutlarındaydı. Deney toprağı, kum ile kaolinitin 1:5 oranında karıştırılmasıyla hazırlandı. Elde edilen deney kayıtlarında kuru yoğunluk, gözeneklilik, tanecik boyu dağılımı ve başlangıç su içeriğine ilişkin tam bilgi bulunmadığından, mevcut verilerin ötesinde model benzerlik oranı veya toprak mukavemet parametreleri hakkında herhangi bir varsayıda bulunulmadı (Kong ve ark., 2026a; Kong ve ark., 2026b; Zhou ve ark., 2026).

PE borunun yarıçapı 25 mm idi. 5 mm çapında dairesel bir sızıntı deliği, boru ucundan 1,25 m eksel olarak konumlandırılmıştır. Sabit basınçlı besleme ünitesi, yaklaşık 0,45 mL/s’lik bir sızıntı debine karşılık gelen boru içi basıncı 0,16 MPa düzeyinde korumuştur. Tüm zaman serisi verileri için sızıntının başlangıcı t = 0 olarak tanımlanmış ve sızıntı başlamadan önceki stabil dönem temel (baseline) olarak kullanılmıştır.

ŞEKİL 2

3.2 FBG sensörü ve elektrot yerleşimi

Toplam 28 ölçüm noktası, dört FBG ölçüm kanalına yerleştirilmiştir; her kanalda yedi nokta ve komşu noktalar arası yaklaşık 15 cm boşluk bulunmaktadır. 1 ve 4. kanallar borunun üzerinde, 2 ve 3. kanallar ise borunun altında konumlandırılmıştır. Bu yerleşime dayanarak, sonraki analiz için EADH, FBCG, ABCD ve EFGH bölgeleri tanımlanmıştır. Elektriksel direnç ölçümleri, YBD-11 ağa bağlı paralel DC direnç sistemi kullanılarak iki sabit dik profil boyunca alınmıştır: enine STUV profili ve boyuna OPQR profili. Elektrotlar, doğrulanmış 0,20 m’lik boşlukla yerleştirilmiş ve deney süresince sabit kalmıştır. Sızıntı deliği, merkez monitoring bölgesi içinde konumlandırılmıştır. STUV profili, radyal nem migrasyonunu karakterize etmek için sızıntı bölgesini enine keserken, OPQR profili boru eksenini izleyerek boyuna (eksel) yayılımı karakterize etmiştir. Stabil sızıntı öncesi direnç ölçümleri, zamanlı karşılaştırma için elektriksel temel (baseline) olarak kullanılmış; FBG ve direnç verileri, lokalize eksel FBG sensörü tepkileri ile nem kaynaklı elektriksel anomaliler arasındaki uzay-zaman uyumunu incelemek amacıyla eşzamanlı olarak alınmıştır (Şekiller 3, 4 ).

ŞEKİL 3

ŞEKİL 4

Mevcut analiz için, arşivlenmiş görünümdür direnç dağılımları temsil edici izleme zamanlarında karşılaştırıldı. Düşük dirençli alanın zaman içindeki gelişimini nicelendirmek için hem STUV hem de OPQR profillerine sabit, deneyle özgü ρ < 50 Ω m segmentasyon seviyesi tutarlı şekilde uygulandı. Bu segmentasyon seviyesi yalnızca denek içi göreli segmentasyon ve karşılaştırma için kullanıldı ve evrensel bir direnç, hasar veya tehlike eşiği olarak yorumlanmamalıdır.

Detaylı elektrot dizilimi ataması, veri alma ayarları, işleme ve tersine çevirme algoritmaları, tersine çevirme ağacı ve düzenlileştirme parametreleri ile tersine çevirme teşhisleri için tam, bağımsız olarak doğrulanabilir meta-veriler arşivlenmiş deneysel kayıtlarda mevcut değildi. Dolayısıyla bu kullanılamayan parametreler yeniden oluşturulmadı veya varsayılmadı. Buna göre, 0.20 m elektrot aralığı, direnç görüntülerinin etkili mekansal çözünürlüğü yerine nominal elektrot örnekleme aralığı olarak bildirildi. Sonuç olarak, etkili mekansal çözünürlük nicelendirilemedi ve tersine çevirmeyle ilgili belirsizlik mevcut kayıtlardan güvenilir şekilde değerlendirilemedi. Dolayısıyla düşük dirençli bölge sınırları, keskin şekilde çözülmüş fiziksel arayüzler yerine yaklaşık, deneyle özgü görüntüleme özellikleri olarak yorumlanmaktadır.

3.3 Deneysel prosedür

Model, toprağın katmanlı olarak yerleştirilmesiyle hazırlandı. 10 cm kalınlığında bir taban katmanı yerleştirildikten sonra, alt FBG sensörleri (Kanal 2 ve 3) ile uzunlamasına OPQR profilinin elektrotları kuruldu. Ardından ikinci bir 10 cm kalınlığında toprak katmanı yerleştirildi ve ardından PE su borusu ile enine STUV profilinin elektrotları kuruldu. Ek bir 10 cm kalınlığında katman eklendikten sonra üst FBG sensörleri (Kanal 1 ve 4) kuruldu ve tüm sensörler tamamen örtülecek kadar toprak yerleştirme ardışık katmanlar halinde sürdürüldü. Sonrasında, kararlı bir FBG dalga boyu ve görünüür direnç temel değerlerini doğrulamak için ön veri toplandı. Kararlı temel değerler teyit edildikten sonra, 0.16 MPa sabit basınçlı sızıntı başlatıldı ve sızıntının başlangıcı t = 0 olarak tanımlandı. Sızıntı çekirdeği bölgesindeki FBG deformasyon tepkileri, görünüür direnç ve su içeriği eşzamanlı olarak kaydedildi. İzleme, üç ölçülen tepki grubunun ardışık veri toplama dönemlerinde yalnızca küçük değişiklikler gösterene kadar sürdürüldü ve bu, deney için pratik durdurma kriteri olarak benimsendi.

3.4 Çoklu-fizik tepki zinciri ve deformasyon–direnç eşleşik yorumu

Deneyde gözlemlenen süzülme, elektrik ve deformasyonla ilgili tepkilerin birleştirilmiş bir şekilde yorumlanabilmesi için, doymamış hidrodinamik iletkenlik için van Genuchten–Mualem (VG–Mualem) modeliyle genel Darcy yasası birleştirilerek bir eşleşik tepki zinciri göz önüne alındı. Sızıntılı suyun göçü aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

V

=

−

K

f

ρ

w

g

(

∂

P

∂

l

+

ρ

w

g

sin

η

)

(11)

(11)

Doymam hidrodinamik iletkenliğin doygunluk derecesine bağlılığı aşağıdaki gibi daha ayrıntılı olarak ifade edilebilir:

K

f

=

K

w

S

0.5

[

−

(

−

S

h

)

h

]

(12)

(12)

burada

V

süzülme hızıdır;

K
f
K
w

sırasıyla doymamış ve doymuş hidrodinamik iletkenlikleri;

ρ
w

suyun yoğunluğu;

g

yerçekimi ivmesi;

P

sıvı basıncı;

l

sızma yolu boyunca koordinat;

η

eğim açısı;

S

doygunluk derecesi; ve

h

VG–Mualem ifadesindeki şekil parametresidir. Doygunluk derecesi ve su içeriği arttıkça doymamış hidrodinamik iletkenlik artar ve nem migrasyonunun sürmesi kolaylaşır. İlişkili matric emilim ve etkili gerilme değişimleri, yerel toprak iskeletinin yeniden düzenlenmesine ve deformasyona katkıda bulunabilir. Bununla birlikte, gözenek suyu basıncının yeniden dağılması ve tanecik göçü bu deneyde doğrudan ölçülmemiştir; dolayısıyla bu süreçler, doğrudan gözlemlenen sonuçlardan ziyade mekanizma temelli yorumlar olarak değerlendirilmektedir.

Sürekli değişen nem durumuna karşı elektriksel tepki, aşağıdaki direnç ilişkisiyle ifade edilebilir:

ρ

=

ρ

ϕ

−

m

S

−

n

(13)

(13)

burada

ρ
ρ
0

sırasıyla kütlesel toprağın ve gözenek suyunun elektriksel dirençlerini;

φ

gözenekliliği; ve

m
n

ampirsel üsleri belirtir.

– tamamlayıcı izleme tepkilerini yorumlamak için fiziksel bir temel sağlar. Görünür direnç öncelikle nemle ilgili değişimleri ve iletken yolların gelişimini karakterize ederken, FBG ölçümleri yerel eksenel sensör tepkilerini temsil eder. Bu nedenle uzaysal-zamansal uyumları, sızmaya bağlı yerel zemin zayıflamasının birbirini destekleyecek kanıtlarını sunar; ancak tek başına bu iki tepki alanı mekanik hasar sınırı, boşluk oluşumu veya yüzey çökme kriterini tanımlamaz.

İki tepki alanı arasındaki niceliksel karşılaştırmayı, farklı birimlere ve karakteristik büyüklüklere sahip olmalarına rağmen kolaylaştırmak için, ardışık izleme zamanları arasındaki değişimler, 14 ve 15 numaralı denklemlerde gösterildiği gibi εref ve ρref referans ölçekleri kullanılarak normalize edildi:

Δε*

(t) = |ε(t+Δt) − ε(t)| / εref

(14)

(14)

Δρ*

(t) = |ρ(t+Δt) − ρ(t)| / ρref

(15)

(15)

Bu temele dayanarak, küçük pozitif bir düzeltme parametresi δ > 0 tanıtıldı ve yerel FBG gerilme değişiminin verilen normalize direnç değişimine göre göreli yoğunluğunu betimlemek amacıyla bir gerilme–direnç eşleşme oranı, 16 numaralı denklemde gösterildiği gibi tanımlandı:

r(t) = Δε*

(t) / (Δρ*

(t) + δ), δ > 0

(16)

(16)

Eşleşme oranı, gözlem evreleri arasında geriye dönük karşılaştırma için bir eşleşme tepki indeksi elde etmek üzere [0, 1] aralığına eşlendi, 17 numaralı denklemde gösterildiği gibi:

M(t) = (r(t) − rmin) / (rmax − rmin) + δ

(17)

(17)

burada rmin ve rmax, sırasıyla tam izleme dönemi boyunca r(t)’nin minimum ve maksimum değerlerini; δ ise paydayın sıfıra yaklaşması sayısal büyütmeyi sınırlamak için kullanılır. Görel olarak yüksek bir M(t

) yerel FBG gerilme değişiminin karşılık gelen direnç değişimine göre belirgin olduğunu, buna karşılık nispeten düşük bir değerin ise elektriksel yanıta göre daha zayı bir gerilme değişimini gösterdiğini işaret eder. Bu farklar, deney sırasında yerelleşmiş sensör deformasyonu ile nem kaynaklı elektriksel değişimler arasındaki göreli dengeyi karşılaştırmak için kullanılabilir; ancak belirli bir arıza mekanizmasına dair doğrudan kanıt olarak yorumlanmamalıdır.

M(t) tüm izleme dönemi boyunca elde edilen küresel uç değerlerle normalize edildiğinden, bu endeks yalnızca deneye özgü ve deney içi geriye dönük karşılaştırmalar için bir ölçüt olarak tasarlanmıştır. Gözlem evrelerinin sınırlarını tanımlamak için kullanılmaz ve çevrimiçi erken uyarı eşiği ya da evrensel bir tehlike ölçütü olarak yorumlanmamalıdır. Buna göre burada benimsenen eşleşmiş anomal yorumu, tek bir eşdeğer değere değil, nem kaynaklı direnç anomalileri ile yerelleşmiş FBG yanıtları arasındaki süreklilik gösteren alan ve zaman uyumuna dayanır. Madencilikten etkilenen alanlarda saha uygulamaları için, bu sızıntıya ilişkin gözlemlerin ayrıca madencilik kaynaklı yer değiştirme, yüzey çökmesi, kırılım dağılımı ve boru hattı deformasyonuna dair bağımsız bilgilerle birlikte değerlendirilmesi gerekir; böylece doğrudan madencilik kaynaklı deformasyon, boru hattı sızıntısıyla ilişkili ikincil hidravilik bozulmalardan ayrılabilir.

3.5 Su içeriği kalibrasyonu ve evre tanımlaması

Cesit 1’de görüldüğü gibi, kalibrasyon sonuçları görünüren direncin su içeriği arttıkça tekille azaldığını ve yaklaşık %10–15 su içeriği aralığında hızlı bir düşüş meydana geldiğini göstermiştir. Sızıntı çekirdek bölgesindeki su içeriği 700 saniyede yaklaşık %7, 5.900 saniyede %17,8 ve 7.000 saniyede %22 olup, ardından değişim yavaş yavaş düzleşmiştir. Bu temsilci geçiş zamanları, Şekil 5’te gösterildiği gibi tek bir izleme parametresinden değil, su içeriği, görünüren direnç ve FBG gerilmesinin zamansal eğilimlerindeki eşzamanlı değişimlerden seçilmiştir.

CEŞIT 1

Farklı sızıntı aralıklarında sızıntı çekirdeindeki su içeriği aralıkları.

ŞEKİL 5

4 Bulgular

4.1 Zaman serisi FBG deformasyon tepkisi ve evre ayrımı

FBG izlemesi, sızıntının başlamasının ardından hızlı ve mekânsal açıdan homojen olmayan deformasyon tepkileri kaydetti. Duyarlı noktaların çoğu eksenel pozitif deformasyon tepkisi gösterirken, birkaç nokta sıfır geçişi veya negatif değerler sergiledi. FBG çıktısı, kurulu duyarlı elemanın yerel eksenel deformasyon tepkisini temsil eder ve sensör-toprak etkileşimi, kurulum yönü ve yerel temas koşulları tarafından etkilenebileceğinden, kaydedilen tepkinin işareti ve büyüklüğü, çevrelerindeki toprağın tamamlayıcı bir çekme-basınç deformasyon alanı olarak yorumlanmamaktadır. Su içeriği, görünür direnç ve FBG deformasyon tepkisindeki eşzamanlı değişimler—tepki hızındaki, genlikteki ve salınım özelliklerindeki değişimler dahil—deneyin dört, deney özgü gözlem tepki evresine ayrılmasına dayanır. 700, 5.900 ve 7.000 s’deki sınırlar, ŞEKİL 6’da gösterildiği gibi tek bir izleme parametresinden çok, çok parametreli karşılıklılıktan belirlendi.

ŞEKİL 6

I. Evrede (0–700 s), FBG sinyalleri en yüksek değişim oranlarını gösterdi. Sızıntı çekirdeğine yakın noktalarda, özellikle 1-6, 1–7, 2–5 ve 2–7 noktalarında belir tepkiler kaydedildi ve bazı değerler 800 με değerini aştı. Görünür direncin eşzamanlı hızlı düşüşü, sızıntı noktasının etrafında erken döneme ait nem kaynaklı bir anomalinin gelişimini işaret etti.

II. Aşamada (700–5.900 s) FBG gerilme tepkisinin değişim oranları belirgin şekilde azalmış, eğrilerin çoğu bir düzeye yaklaşmış veya yalnızca küçük dalgalanmalar göstermiştir. Eş zamanlı olarak direnç sonuçları ıslanmış bölgenin genişlemeye devam ettiğini ortaya koymuştur. Birleşik gözlemler dolayısıyla, nem migrasyonunun sürdüğü ve buna eşlik eden daha dağılmış ve yavaş değişen yerel FBG tepkisi betimlenmiştir.

III. Aşamada (5.900–7.000 s) birkaç algılama noktası salınımlı veya sürekli azalan FBG gerilme tepkileri göstermiştir. Örneğin, 4-3 noktasındaki tepki yaklaşık −150 με değerine kadar düşerken, çekirdek algılama noktaları nispeten yüksek düzeylerde kalmıştır. Bu örüntü, ölçülen FBG tepkisinde artan mekânsal düzensizliği işaret etmektedir. Bu tür değişiklikler, gelişen yerel hidrodinamik ve sensör-toprak temas koşulları ile tutarlı olabilir; ancak mevcut ölçümler gözenek suyu basıncının yeniden dağılımını, tanecik migrasyonunu, toprak iskeletinin yeniden düzenlenmesini veya yeraltı boşluğu oluşumunu doğrudan belirlememektedir. Bu süreçler dolayısıyla yalnızca olası mekanizmalar olarak ele alınmakta ve Tartışma bölümünde ayrıca görüşülmektedir.

IV. Aşamada (7.000 s’den fazla) çekirdek bölgedeki yüksek FBG tepkileri sürmüş veya yalnızca kademeli olarak değişmiş, düşük tepkili ve uzak alan algılama noktalarındaki tepkiler ise genellikle kararlılaşmış veya düşmüştür. Bu arada direnç anomalisi özellikle OPQR profil boyunca kapsamlı kalmıştır. Dolayısıyla son aşama tepkisi, yerel FBG anomalilerinin sürmesi ve nemle ilişkili elektriksel anomalilerin devam etmesiyle karakterize edilen yarı-sabit birleşik bir tepki olarak betimlenmiştir.

Genel olarak FBG ölçümleri, hızlı yerel sensör tepkisinden daha dağılmış ve kalıcı bir tepkiye geçişi yakalamış; direnç ve su içeriği verileri ise nem migrasyonunun eşzamanlı gelişimini betimlemiştir. Bu ölçümlerin zaman karşılıklılığı, bu deneyde kullanılan gözlem aşama ayrımını desteklemekle birlikte, başlı başına toprak yumuşamasını, tanecik migrasyonunu, boşluk oluşumunu veya yüzey çökmesini kanıtlamamaktadır.

Genel olarak FBG ölçümleri, I. Aşama’daki hızlı, yerelleşmiş gerilme-yanıtı yoğunlaşmasından II–III. Aşama’da daha geniş ve mekânsal açıdan düzensiz yanıta, ardından IV. Aşama’da sürüklenen ancak daha yavaş değişen yanıta bir ilerlemeyi göstermektedir. Eşzamanlı görünür direnç evrimiyle birlikte bu gözlemler, deneye özgü gözlem aşaması tanımlaması ve sızıntı ilişkili yanıtların mekânsal-zamansal yayılımının karakterize edilmesi için ampirik dayanağı sağlamaktadır.

4.2 Temsilci zaman noktalarında gerilmenin mekânsal dağılımı

Sızıntı ilişkili yanıtın mekânsal evrimi karakterize etmek amacıyla, üç temsilci zamanda—700, 5.900 ve 7.000 s—FBG gerilme-yanıtı dağılımları Şekil 7’de gösterildiği gibi analiz edildi.

ŞEKİL 7

700 s’de, I. Aşama’da, sızıntı çekirdeği bölgesindeki su içeriği yaklaşık %7’ye yükseldi. EADH ve FBCG bölgelerinde belirgin FBG gerilme-yanıtı yoğunlaşmaları oluştu ve tepe değerleri yaklaşık 800–950 με idi. Buna karşılık, uzak alan ABCD ve EFGH bölgeleri 100 με altına hızla düştü. Bu yüksek derecede yerelleşmiş dağılım, en güçlü sensör yanıtlarının başlangıçta sızıntı deliğinin yakınında yoğunlaştığını göstermektedir.

5.900 s’de, II. Aşama’da, çekirdeği bölgesindeki su içeriği yaklaşık %17,8’e yükseldi. EADH ve FBCG bölgelerindeki yükselmiş FBG gerilme-yanıtı bölgeleri dışarıya doğru genişledi, temsilci çekirdek değerleri ise yaklaşık 350–450 με aralığında değişti. 700 s’ye kıyasla mekânsal gradyan önemli ölçüde belirginliğini yitirdi, buna karşılık ABCD ve EFGH bölgeleri genel olarak düşük yanıtlar düzeyinde kaldı. Bu gözlemler, süren ıslanma genişlemesi ve sızıntı ilişkili FBG yanıtının daha geniş mekânsal dağılımıyla uyumludur.

7.000 saniyede, III. evreden IV. evreye geçişi işaret eden bu aşamada, sızıntı çekirdeği su içeriği yaklaşık %22 seviyesine yükseldi ve kararlılığa yönelmeye başladı. EADH ve FBCG bölgelerindeki yüksek FBG gerilme yanıtları belirginliğini korudu; bazı yerel noktalar hâlâ 900 με değerini aşarken, bölgeyi temsil eden değerler genellikle 450–550 με aralığında kaldı. Buna karşılık, uzak alan yanıtları kararlılığa yönelmeye veya düşmeye başladı; bu da en güçlü yerel sensör yanıtlarının sızıntı noktasının hemen üstünde ve altında ile buna komşu sızıntıdan etkilenen bölgelerde yoğunlaştığını gösteriyor.

4.3 Görünür direnç anomalisinin yayılması

Şekil 8’de 700 saniyede hem STUV hem de OPQR kesitlerindeki düşük dirençli çekirdekler, sızıntı deliğine yakın bir kontranda yoğunlaştı. Deney içi karşılaştırma için sabit deney-bağlı segmentasyon seviyesi olan ρ < 50 Ω m kullanıldığında, karşılık gelen düşük dirençli alanlar sırasıyla 0,0048 ve 0,0049 m² olarak bulundu. Aynı kesim değeri tüm izleme anlarına uygulandı ve yalnızca betimleyici bir veri-segmentasyon kuralı olarak kullanıldı. 5.900 saniyeye gelindiğinde düşük dirençli bölgeler hem radyal hem de eksenel yönde belirgin biçimde genişledi; STUV kesitinde 0,091 m², OPQR kesitinde ise 0,267 m²’ye ulaştı. 7.000 saniyede STUV kesitindeki düşük dirençli alan ancak 0,098 m²’ye kadar az bir artış göstererek radyal yayılma hızının önemli ölçüde azaldığını gösterirken, buna karşılık OPQR kesitindeki alan 0,395 m²’ye kadar yükselerek ana eksenel sızıntı yönünde süregelen ilerlemeyi ortaya koydu.

ŞEKİL 8

Tablo 2’de görüldüğü gibi, düşük dirençli bölgelerin konumu ve yayılma yönü, EADH ve FBCG’deki artan FBG gerilme-yanıtı bölgeleriyle büyük ölçüde uyumluydu. Bu iki izleme alanı uzaysal çözünürlük ve fiziksel anlam bakımından farklıdır; bu nedenle bir düşük dirençli anomalinin sınırı, mekanik hasarın sınırı olarak yorumlanmamalıdır. Düşük direnç öncelikle artan nem ve su göçüne dair kanıt sunar; oysa artan FBG yanıtları, algılayıcı elemanların yerel eksenel gerilme yanıtlarını gösterir. Bu iki alan arasındaki süreklilik gösteren uzamsal-zamansal uyum, sızıntı kaynaklı yerel zemin zayıflamasıyla tutarlı, karşılıklı olarak desteklenen kanıtlar sağlar; ancak Tablo 3’te gösterildiği gibi parçacık göçü, boşluk oluşumu veya yüzey çökmesi gibi durumları doğrudan ispatlamaz (Suzuki ve ark., 2007; Alsaydalani, 2010).

TABLE 2

Sızıntı süresiyle düşük dirençli alanın gelişimi.

TABLE 3

Gözlem evreleri sırasında çoklu-fizik tepkileri arasındaki karşılıklı uyum.

5 Tartışma

Deney, gömülü su boru hattı sızıntısı sırasında FBG gerinimi, görünür özdirenç ve su içeriğinin birbirini tamamlayan zamansal ve mekânsal tepkilerini göstermektedir. Tartışma dolayısıyla üç temel konu etrafında düzenlenmiştir: eşleşen nem–elektrik–FBG tepkisi, model ölçeğinde eşleşen anomalilerin yorumlanması ve bu gözlemlerin madencilikten etkilenen ortamlara uygulanmasının mühendislik açısından önemi ve sınırlamaları (van Zyl ve ark., 2013).

5.1 Özdirenç, su içeriği ve FBG gerinimi arasındaki eşleşme mekanizmaları

Üç izleme niceliği, gözlem aşamaları boyunca geniş ölçüde uyumlu bir karşılıklılık sergilemiştir. 700. saniyede sızıntı çekirdeği bölgesindeki su içeriği yaklaşık %7’ye yükselmiş; düşük özdirenç bölgesi sızıntı ağzına yakın biçimde yerelleşirken, EADH ve FBCG bölgelerinde 800 με’yi aşan yükselmiş FBG gerinimi tepkileri gelişmiştir. 5.900. saniyede su içeriği yaklaşık %17,8’e çıkmış ve STUV ile OPQR kesitlerindeki düşük özdirenç alanları sırasıyla 0,091 ve 0,267 m² boyutuna genişlemiştir; buna karşılık çekirdek FBG tepkisi daha geniş bir mekânsal dağılım kazanmıştır. 7.000. saniyede su içeriği %22’ye yaklaşmış ve düşük özdirenç anomalisi geniş biçimde sürmüş, kalıcı yükselmiş FBG tepkisi bölgesiyle geniş ölçüde örtüşmüştür. Bu gözlemler, görünür özdirençin başlıca nem göçünü ve iletken yol gelişimini izlerken, FBG ölçümlerinin yerel eksenel sensör tepkisini yakaladığını destekleyen tamamlayıcı bir yorumu ortaya koymaktadır. Bu alanların sürüp giden mekânsal uyumu, sızıntının yerel zemin zayıflamasına dair kanıtları güçlendirmekle birlikte, tek başlarına mekanik hasar sınırı ya da çökme ölçütü tanımlamazlar.

İşlemsel açıdan bakıldığında, sızıntı suyu önce yerel deşarj ve nem koşullarını değiştirerek görünür direncin azalmasına ve düşük dirençli anomalinin genişlemesine yol açar. Eşzamanlı FBG tepkisi, algılayıcı elemanların yerel deformasyonunu ve toprak–sensör etkileşimindeki değişimleri gösterir. Süren ıslanma, matris emme gücünü ve etkili gerilmeyi azaltabilir ve toprak iskeletinin yeniden düzenlenmesi ya da ince tanecikli malzemenin göç etmesiyle birlikte gerçekleşmesi muhtemeldir. Benzer şekilde, madencilikten kaynaklanan kırışıklar, gevşemiş bölgeler ve farklı oturmalar model içine yerleştirilmemiştir. Bu nedenle, sızıntıyla olası etkileşimleri, gelecekte gerçekleştirilecek eşlenmiş madencilik–sızıntı deneylerinde sınanması gereken bir mühendislik hipotezi olarak değerlendirmek gerekir.

Şekil 9’da görüldüğü gibi, eşleşme indeksi yalnızca denek içi betimleyici bir nicelik olarak sunulur. Zamansal değişimi, gözlemsel geçiş zamanlarını tanımlamak için kullanılmaz.

ŞEKİL 9

5.2 Model ölçekli eşleşmiş anomal yorumu

Eşleşmiş anomali çerçevesi, söz konusu model denekinde nem kaynaklı direnç değişimleri ile yerel FBG tepkileri tarafından sağlanan tamamlayıcı kanıtları düzenlemek amacıyla geliştirilmiştir. İstatistiksel olarak doğrulanmış bir erken uyarı yöntemi yerine, deneye özgü betimleyici bir yorum çerçevesi olarak tasarlanmıştır. Buna göre, düşük dirençli bölge alanı, ayrı ayrı FBG birikme genlikleri ve M(t) eşleşme indeksi evrensel tehlike eşikleri olarak alınmaz; eşleşmiş anomaliler, boşluk oluşumu ya da zemin çökmesi için doğrudan kanıt olarak değerlendirilmez.

Cüpleli anomalilerin yorumlanması üç gözlemlenebilir özelliğe dayanıyordu: (1) sızıntı öncesi taban değere göre düşük dirençli anomalilerin oluşumu, yayılma yönü ve sürekliliği; (2) çekirdek bölgede FBG deformasyon yanıtlarının uzaysal yoğunlaşması ve sürekliliği; ve (3) elektrik ve FBG yanıt alanları arasındaki uzaysal ve zamansal uyum. Ardışık izleme dönemleri boyunca iki yanıt alanı arasındaki sürekliliğin, mekanik hasar sınırı veya başarısızlık kriteri tanımlamak yerine, sızıntıya bağlı yerel zemin zayıflamasına dair kanıtı güçlendirdiği yorumlandı. Bu temele dayanarak, gözlemlenen yanıtlar üç betimleyici model ölçekli duruma özetlendi: yerel cüpleli anomal, genişleyen cüpleli bozulma ve süreklilik gösteren cüpleli anomal (Tablo 4).

TABLE 4

Yeraltına gömülü su borusu sızıntısı için ölçekli eşleşen anomal yanıt durumları ve bunların uygulanabilirlik sınırları.

Mevcut deney koşulları altında, 700 saniyedeki yanıt, sızıntı deliğinin yakınında yerelleşmiş bir eşleşik anomalile baskındı. 5.900 saniyeye gelindiğinde, düşük dirençli bölgenin belirgin biçimde genişlemesiyle birlikte FBG yanıtı, izole tepelerden daha geniş bir çekirdek dağılımına kaymış; bu da genişleyen bir eşleşik bozulmaya karşılık geliyordu. 7.000 saniyede ve sonrasında, çekirdek bölgedeki su içeriği yavaşça kararlanmışken, OPQR’ın düşük dirençli anomalisi kapsamlı kalmış ve birkaç çekirdek algılama noktası yükselmiş FBG yanıtı sürdürmüştü; bu da kalıcı bir eşleşik anomalije karşılık geliyordu. Bu ilerleyiş, deneyde gözlemlenen yerelleşmiş ıslanmadan, kalıcı sızıntı kaynaklı eşleşik yanıta geçişi betimler; ancak tek başına boşluk gelişimini veya yüzey çökmesini kanıtlamaz.

STUV ve OPQR’ın düşük dirençli bölgeleri, farklı yönlerde yayılım temsil eder ve dolayısıyla tek bir skaler risk göstergesinde birleştirilmek yerine ayrı ayrı yorumlanmalıdır. Benzer şekilde, yerel bir maksimum FBG deformasyon değeri, durum sınıflandırması için tek başına kullanılmamalıdır. 9. Şekilde de gösterildiği gibi, M(t) yalnızca deney içi betimleyici bir nicelik olarak sunulmuş ve gözlemsel geçiş zamanlarını tanımlamak için zaman içindeki değişimi kullanılmamıştır. Tekrarlanan deney yapılmadığından, önerilen gözlemsel aşamaların ve eşleşik durumların tekrarlanabilirliği istatistiksel değerlendirilememiştir. Gelecek çalışmalar, bu betimleyicileri tekrarlanan deneyler ve deformasyon quantilleri, anomal süresi, yanıt veren algılama noktalarının oranı ve bağımsız yanıt alanları arasındaki alan örtüşmesi de dahil olmak üzere daha sağlam niceliklerle birlikte farklı toprak, basınç, sızıntı ve sınır koşulları altında değerlendirmelidir. Madencilikten etkilenen bölgelerde saha uygulamaları için yorumlama, madencilik kaynaklı yer değiştirme, yüzey çökmesi, kırılım dağılımı ve boru hattı deformasyonu konusunda ayrıca bağımsız bilgi gerektirir.

5.3 Mühendislik çıkarımları ve sınırlamalar

Maden faaliyetlerinden etkilenen alanlarda, mevcut zemin deformasyonları, kırıklalar ve farklılıklı oturmalar boru-zemin etkileşimini ve sızan suyun ulaşabileceği yolları değiştirebilir. Bu deney, bu maden kaynaklı koşulları yeniden üretmez; yalnızca tek bir kontrollü laboratuvar koşulunda sızma sonrası çoklu fiziksel tepkiyi izole eder. Bu nedenle sonuçlar, sızmanın eşzamanlı nem ile ilişkili ve yerelleşmiş FBG anomalileri üretebileceğine dair kanıt olarak yorumlanmalı; maden kaynaklı çıkarımlar yalnızca olası bir saha bağlamı olarak değerlendirilmelidir.

Saha uygulamasında, direnç anomalileri nem göçünü sınırlamak için kullanılabilir; kalıcı FBG anomalileri ise enstrümanlandırılmış bölgenin yerelleşmiş deformasyonunu işaret edebilir. Böyle bir sızma kaynaklı anomalinin, bağımsız olarak haritalanmış maden kaynaklı oturma yoğunlaşma bölgeleri, kırık kuşakları veya yüksek ölçüde deformasyona uğramış boru kesitleriyle uzaysal olarak örtüşmesi durumunda, birleşik bilgiler daha ileri jeoteknik araştırmalar için önceliklendirilecek yerleri belirlemeye yardımcı olabilir. Böyle bir örtüşme, yeraltında boşluk veya yakın zamanda beklenen yüzey çöküşüne dair doğrudan kanıt değil, bir tarama veya tanısal ipucu oluşturur.

Birçok ek kısıtlama, mevcut bulguların kapsamını belirlemektedir. Deney tekrarlanmadı ve mevcut analiz için tam toprak özellikleri kayıtları kullanılamadı. Dizilim konfigürasyonunun kesin biçimi, toplama ayarları, işleme ve tersine çevirme algoritmaları, tersine çevirme ağacı, düzenlileştirme parametreleri ve tersine çevirme tanıları dahil olmak üzere ayrıntılı elektriksel toplama ve tersine çevirme meta verileri de kullanılamadı. Bu nedenle, dirençlilik görüntülemenin etkili uzaysal çözünürlüğü nicelendirilebilir şekilde tahmin edilemedi ve tersine çevirmeyle ilgili belirsizlik güvenilir biçimde değerlendirilemedi. Bu nedenle dirençlilik sonuçları, keskin biçimde çözünmüş fiziksel sınırlar yerine, öncelikle anormallığın konumu, yayılımı, yayılma yönü ve sürekliliğindeki göreceli deney içi değişimler açısından yorumlanmaktadır. Buna ek olarak, gözenek suyu basıncı, tanecik kaybı, yüzey çökmesi, deney sonrası kazı ve BT görüntülemesi elde edilmedi. Gelecek çalışmalar, bu kısıtlamaları tekrarlanan deneylerle, kontrollü madencilik kaynaklı bozulma koşullarıyla, tam toprak ve dirençlilik karakterizasyonuyla, tamamen belgelenmiş elektriksel toplama ve tersine çevirme prosedürleriyle ve iç erozyon, boşluk gelişimi, çökme veya çökme durumlarını doğrudan doğrulayabilen bağımsız ölçümlerle gidermelidir.

6 Sonuç

• FBG gerinim algılama ile paralel DC dirençlilik görüntülemeyi birleştiren ortak bir izleme platformu, yerelleşmiş FBG tepkisinin, neme bağlı dirençlilik anormallıklarının ve sızıntı çekirdeğinin su içeriği evriminin eşzamanlı gözlemlenmesini sağlamıştır. Mevcut deney koşullarında, iki izleme tekniği birbirini tamamlayan bilgi sağlamıştır: FBG ölçümleri yerelleşmiş eksenel sensör tepkisini yakalarken, dirençlilik görüntülemesi sızıntı suyunun daha geniş göçünü betimlemiştir.

• Su içeriği, görünür direnç ve FBG gerilmesi arasındaki eşzamanlı zamansal değişimlere dayanarak, dört deneye özgü gözlemsel tepki evresi belirlendi: hızlı ıslanma ve yerel tepki, ıslanma genişlemesi ve yapısal uyarlama, süregelen eşleşik anomal ve düzensiz deformasyon ve yarı-sabitleşmiş eşleşik tepki. 700, 5.900 ve 7.000 s geçiş zamanları, bu test için istatistiksel olarak doğrulanmış fiziksel eşikler yerine gözlemsel sınırları temsil etmektedir. Yeraltı boşluğu oluşumu veya yüzey çökmesini doğrulamaya yönelik doğrudan ölçüm alınmamıştır.

• Deneye özgü bir işletme kriteri olarak ρ < 50 Ω m kullanılarak, STUV düşük-dirençli alanı 700 s’de 0,0048 m²’den 7.000 s’de 0,098 m²’ye, OPQR alanı ise 0,0049’dan 0,395 m²’ye artmıştır. Düşük-dirençli alanın genişlemesi, genel olarak çekirdek bölgedeki su içeriğinin yaklaşık %22’de sabitlenmesiyle ve EADH ile FBCG bölgelerindeki sürüklenen yüksek FBG gerilmesi tepkileriyle örtüşmektedir. Bu doğrudan gözlemlenen sonuçlar, nem migrasyonunun ve yerel deformasyonun eşleşik yorumlanmasını desteklemekle birlikte, boşlukların veya çökmenin doğrudan belirlenmesini sunmamaktadır.

• Gerilme-direnç eşleşim indeksi ve üç eşleşik-anomal durumu, mevcut test içinde geriye dönük karşılaştırma için bir model ölçeğinde çerçeve sağlamaktadır. Çalışma, tekrarları olmayan tek bir deney koşulunu içermiş ve madencilik kaynaklı deformasyonu yeniden üretmemiş olduğundan, bu çerçeve genel geçer bir erken uyarı yöntemi veya saha ölçeğinde çökme kriteri olarak değerlendirilmemelidir. Madencilik etkilenmiş bölgelerle ilgili önemi, tekrarlanan deneyler, yöntemsel karakterizasyonun tamamlanması, eşleşik madencilik-kaçakakı deneyleri, doğrudan jeoteknik doğrulama ve saha izlemesi gerektirmektedir.

Açıklamalar

Veri erişilebilirliği açıklaması

Çalışmada sunulan özgün katkılar makale/ekle malzemesinde yer almaktadır; daha ayrıntılı başvurular ilgili yazarlara yapılabilmektedir.

Yazar katkıları

MZ: Veri derlemesi, Yazım – özgün taslak. HuZ: Veri derlemesi, Araştırma, Doğrulama, Yazım – özgün taslak, Yazım – inceleme ve düzenleme. RS: Yazım – özgün taslak. XiZ: Veri derlemesi, Yazım – özgün taslak. QD: Veri derlemesi, Yazım – özgün taslak. YY: Veri derlemesi, Araştırma, Yazım – özgün taslak. XL: Yazım – özgün taslak.

Fonlama

Yazar(lar), bu çalışmanın ve/veya yayımının finansal destek aldığını beyan etti. Bu araştırma, Yunnan Eyaleti Bilim ve Teknoloji Bakanlığı’nın Bilim ve Teknoloji Planı Projesi tarafından 202601CI070227 hibe numarasıyla desteklendi.

Tesekkürler

Makaledeki katkılarından dolayı tüm yazarlara teşekkür ederiz.

Çıkar çatışması

Yazar(lar), bu çalışmanın ticari veya olası bir çıkar çatışması olarak değerlendirilebilecek herhangi bir ticari veya finansal ilişki olmadan yürütüldüğünü beyan etti.

Üretken yapay zeka beyanı

Yazar(lar), bu el yazısında üretken yapay zekanın kullanılmadığını beyan etti.

Bu makaledeki figürlerle birlikte sağlanan alternatif metinler (alt text), Frontiers tarafından yapay zeka desteğiyle oluşturulmuş olup, mümkün olduğunca yazarların incelemesini de içeren doğruluk sağlamaya yönelik makul önlemler alınmıştır. Herhangi bir sorunu tespit ederseniz, lütfen bizimle iletişime geçin.

Yayıncının notu

Bu makalede ifade edilen tüm iddialar yalnızca yazarların görüşlerini yansıtır ve bağlı oldukları kuruluşların, yayıncının, editörlerin veya hakemlerin görüşlerini mutlaka yansıtmaz. Bu makalede değerlendirilebilecek herhangi bir ürün veya üreticisinin yapabileceği herhangi bir iddia, yayıncı tarafından garanti edilmez veya desteklenmez.

• AlmeidaF. C. L.BrennanM. J.JosephP. F.DrayS.WhitfieldS.PaschoaliniA. T. (2015). Towards an in-situ measurement of wave velocity in buried plastic water-distribution pipes for leak location. J. Sound Vib.359, 40–55. 10.1016/j.jsv.2015.06.015

• Almeida F. C. L., Brennan M. J., Paschoalini A. T., Joseph P., Gao Y. (2017). Sayı fonksiyonu ve gömülü plastik su borularında sızıntı konumlandırmasında akustik korelasyon üzerindeki etkisi. Procedia Eng. 199, 1344–1349. 10.1016/j.proeng.2017.09.346

• Alsaydalani M. O. A. (2010). Taneli malzemenin iç fluidizasyonu. Doktora tezi. Southampton, Birleşik Krallık: Southampton Üniversitesi. Çevrimiçi erişim: eprints.soton.ac.uk.

• Bagheri M., Sari A. (2022). Yer altı boru hatlarından delik üzerinden doğal gaz emisyonunun optimal tasarım temelli CFD simülasyonları ile incelenmesi: kapsamlı toprak sınıflandırmalı sızıntı modellerinin geliştirilmesi. J. Nat. Gas Sci. Eng. 102, 104583. 10.1016/j.jngse.2022.104583

• Bai D. X. (2023). Yağış koşullarında heyelanların çoklu fiziksel uzaysal-zamansal tepkisi, izlenmesi ve erken uyarısı. Doktora tezi. Changsha, Çin: Güney Merkez Üniversitesi.

• Chen X. H. (2025). Sızıntı bölgelerinin ayrıntılı sınırlandırılması için gerçekçi arazi yapısını içeren toprak-kaya barajlarında 3-D direnç görüntüleme. Doktora tezi. Hefei, Çin: Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi.

• De Paola F., Galdiero E., Giugni M., Papa R., Urciuoli G. (2014). Gömülü sızıntılı bir boru üzerinde deneysel araştırma. Procedia Eng. 89, 298–303. 10.1016/j.proeng.2014.11.191

• DuL. (2016). Su sızıntısının kayacık–toprak kütlesi direncinde yol açtığı değişim ve dinamik izleme tekniği. Doktora tezi. Çin: Çin Madencilik ve Teknoloji Üniversitesi.

• GaoY.BrennanM. J.JosephP. F. (2009). Gömülü plastik su borularında sızıntı tespitinde yansımaların zaman gecikmesi tahminine etkileri. J. Sound Vib325 (3), 649–663. 10.1016/j.jsv.2009.03.037

• GaoW. F.ZouX.NiuC.XiaoL.ZiJ. (2025). Gerilme kaynaklı yıkım modellenmesi ve 3-D doğru akım elektrik yöntemlerinden elde edilen kömür damarı maden yüzeyi tabanının anormal tepkileri. Coal Geol. and Explor.53 (9), 204–216. 10.12363/issn.1001-1986.25.01.0030

• GhorbanyS.HamediV.GhodsianM. (2023). Yukarı yönlü su sızıntı fışırığıyla toprağın sıvılaşmasına deneysel çalışmalar. Urban Water J.20 (1), 39–48. 10.1080/1573062x.2022.2134805

• HillK. O.MeltzG. (1997). Fiber Bragg gratings teknolojisinin temelleri ve genel bakış. J. Light. Technol.15 (8), 1263–1276. 10.1109/50.618320

• HuoY. X.GomaaS. M. M. ZayedT.MeguidM. (2023). Boru–toprak etkileşimi dikkate alarak gömülü su borularında gerilme ve deformasyon analizleri için analitik yöntemlerin gözden geçirilmesi. Undergr. Space13, 205–227. 10.1016/j.undsp.2023.02.017

• IbrahimA.MeguidM. A. (2020). Jeoteknik ve zemin mühendisliğinde eşleşik akış modellenmesi: bir genel bakış. Int. J. Geosynth. Ground Eng.6 (3), 39. 10.1007/s40891-020-00223-0

• Ibrahim A, Meguid M. (2021a). Continuum-based approach to model particulate soil–water interaction: model validation and insight into internal erosion. Processes 9 (5), 785. 10.3390/pr9050785

• Ibrahim A, Meguid M. (2021b). “The applicability of the two-fluid model to simulate soil internal fluidization due to pipe leakage,” in Proceedings of the Canadian Society of Civil Engineering Annual Conference 2021: CSCE21 Construction Track Volume 2. Singapore: Springer, 421–431. 10.1007/978-981-19-0968-9_34

• Kong X, Li X, Liu T, He D, Zhang Z, Muhammad A. (2026a). Precursor signal identification of coal rupture based on deformation heterogeneity and acoustic emission in time and frequency domain. Phys. Chem. Earth, 144, 104436. 10.1016/j.pce.2026.104436

• Kong X, Rong Z, Ma Y, Lin H, Xiao P, He D, et al (2026b). Spearman rank analysis and dynamic contact stress concentration model of Brazilian splitting fracture behavior of coal samples under impact load. Phys. Chem. Earth, 144, 104559. 10.1016/j.pce.2026.104559

• Lai W. W. L, Chang R. K. W, Sham J. F. C, Pang K. (2016). Perturbation mapping of water leaks in buried water pipes via laboratory validation experiments with high-frequency ground-penetrating radar. Tunn. Undergr. Space Technol. 52, 157–167. 10.1016/j.tust.2015.10.017

• Lee S.-H., Park C.-S., Yoon D.-J. (2023). İşletmedeki içme suyu boru hatlarında hasarın erken tespiti ve tanımlanması: frekans alanı kesteliği ve zaman kayması tutarlılığı temel alınarak. Water15 (6), 1189. 10.3390/w15061189

• Li C., Zhang Y. M., Zhao Y. G., Li L. J. ve ark. (2005). Elemanlı fiber: İlkeler, Teknikler ve Algılama Uygulamaları. Pekin: Science Press.

• Liu Y., Yu H., Zhang X., Lan X., Li X., Sun Y. ve ark. (2024). Doymamış tabakalarda boru hattı sızıntısının analizi: yeni bir sızıntı-difüzyon modeli. Tunn. Undergr. Space Technol.149, 105814. 10.1016/j.tust.2024.105814

• Muggleton J. M., Brennan M. J., Gao Y. (2011). Gömülü plastik suyu boru hatlarının konumunun yer yüzeyi titreşim ölçümlerinden belirlenmesi. J. Appl. Geophys.75 (1), 54–61. 10.1016/j.jappgeo.2011.06.030

• Rahman R. A., Ikhsan S., Supian H. M. ve ark. (2000). “Fiber optik Bragg elemanlı sensörler: Malezya’da akıllı yapı izlemi için yeni bir teknoloji,” TENCON 2000: IEEE Bölge 10 Uluslararası Konferans Bildirileri, Cilt 3 içinde, 78–79. 10.1109/TENCON.2000.892227

• Richards L. A. (1931). Gözenekli ortamlarda sıvıların kılcal iletimi. Physics1 (5), 318–333. 10.1063/1.1745010

• Stark T. D., Jafari N. H., Lopez Zhindon J. S., Baghdady A. (2017). San Luis barajının doymamış ve geçici sızıntı analizi. J. Geotech. Geoenviron. Eng.143 (2), 04016093. 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001602

• Suzuki, K., Bardet, J. P., Oda, M., Iwashita, K., Tsuji, Y., Tanaka, T. ve diğerleri (2007). Tek bir küre sütununda yukarı yönlü sızma akışının, akış-parçacık etkileşimi içeren ayrık eleman yöntemiyle simülasyonu. J. Geotechnical and Geoenvironmental Eng. 133 (1), 104–109. 10.1061/(ASCE)1090-0241(2007)133:1(104)

• Sun, J. G. (2007). Archie formülü: kökeni ve erken dönemdeki tartışmalar. Prog. Geophys. 22 (2), 472–486.

• van Genuchten, M. T. (1980). Doymamış toprakların hidrodinamik iletkenliğini öngören kapalı biçimli bir denklem. Soil Sci. Soc. Am. J. 44 (5), 892–898. 10.2136/sssaj1980.03615995004400050002x

• Wang, C., Wang, Y., Peng, C., Meng, X. (2016). Su-topak karışımı akışlarının parçacıklı hidrodinamik (SPH) simülasyonu. J. Hydraulic Eng. 142 (10), 04016032. 10.1061/(asce)hy.1943-7900.0001163

• Wang, J., Xiao, T., Zhu, H. H., Mei, G. X., Liu, Z. Y., Wei, G. Q. (2021). Alan optik fiber izlemesiyle geçirgen boru kazığının taşıma kapasitesi üzerine araştırma. Rock Soil Mech. 42 (7), 1961–1970. 10.16285/j.rsm.2020.1648

• Wang, Z., Liu, Y., Liang, H., Xu, Z., Bu, F., Zhang, J. ve diğerleri (2022). Yer altındaki komşu sıkışmış alan dikkate alınarak gömülü bir gaz borusunda sızma analizi ve tehlikeli sınırın belirlenmesi. Energies 15 (18), 6859. 10.3390/en15186859

• Wang Y, Sun H, Ni T, Zaccariotto M, Galvanetto U. (2023). Doğrusal olmayan doyurmamış gözenekli ortamlarda su taşınımı için hibrit fraksiyonel türev ve peridinamik model. Fractals31 (7), 2350080. 10.1142/s0218348x23500809

• Wu Y, Ren G, Zhang X, Zhao C, Zhao C. (2024). Toprak boşalma etkisi dikkate alınarak yasa dışı akışkan için küresel süzülme enjeksiyon modeli. Int. J. Geomechanics24 (2), 04023266. 10.1061/ijgnai.gmeng-9113

• Yan Y, Dong X, Li J. (2015). Yer altı gaz boru kaçağı için topraktaki metan yayılımının deneysel çalışması. J. Nat. Gas Sci. Eng.27, 82–89. 10.1016/j.jngse.2015.08.039

• Yang J, Wen Y, Li P. (2010). “Su dağıtım borularında yapay sinir ağları kullanarak entropi tabanlı kaçak tespiti,” 2010 11th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision (ICARCV) içinde. (IEEE), 1029–1034. 10.1109/ICARCV.2010.5707291

• Yang H Z, Chen X H, Zhou G Q, Wu X P, Wang Y F, Liang X K. (2025). Paralel elektrik metodu temelinde su alanlarında 3-B DC direnç araştırmasının uygulanması. Prog. Geophys.40 (2), 817–826. 10.6038/pg2025II0190

• Yu X Q, Wen J H. (2025). Karst arazisinde zemin araştırmaları için yüzeyden deliğe doğrudan akım metodunun uygulanması. Geophys. Geochem. Explor.49 (6), 1459–1466. 10.11720/wtyht.2025.1407

• Zhang, Z. Wang, Q. Gu, X. Zhao, Y. Wu, L. Zhu, K. (2020). Dağıtılmış optik lif tabanlı yer altı su borusu çok noktalı sızınlık konumlandırma yönteminin analizi. J. Appl. Opt.41 (1), 228–234. 10.5768/JAO202041.0108002

• Zhang, J. Lian, Z. Zhou, Z. Zhang, J. Xiong, M. Liu, J. (2021). Dağıtılmış optik lif akustik dalgası tabanlı gömülü gaz borularında sızınlık tespiti için sayısal ve deneysel çalışma. Meas. Sci. Technol.32 (12), 125209. 10.1088/1361-6501/ac298e

• Zhang, Z. Zhang, L. Fu, M. Ozevin, D. Yuan, H. (2022). Akustik yöntem tabanlı gömülü gaz borularında sızınlık konumlandırma çalışması. Tunn. Undergr. Space Technol.120, 104247. 10.1016/j.tust.2021.104247

• Zhao, Y. Wang, Q. Song, J. (2018). Dağıtılmış lif sıcaklık ölçümü tabanlı su borusu sızınlığının tespiti ve konumlandırılması. Laser Infrared48 (7), 891–895. 10.3969/j.issn.1001-5078.2018.07.017

• Zheng, Y. Liu, Y. (2014). Basınçlı borularda sızınlık izleme için optik lif algılama teknolojisindeki gelişmeler. Sens. Microsyst.33 (9), 15–17.

• Zhou, X. Liu, X. Zhao, X. Wang, X. Liu, C. Zhang, S. ve ark. (2026). Kömür numunesinin merkezinden çatlaklanan dairesel disklerde Brazilian ayrılma çatlak yayılımı karakteristikleri ve mikromekanizma. Theor. Appl. Fract. Mech.141, 105327. 10.1016/j.tafmec.2025.105327

• Zhu J, Wang S, Pan J, Lv H, Zhang Y, Han H ve ark. (2024). Gömülü borudan sızan hidrojen karışımlı doğal gazın sızma sıcaklık alanı üzerine deneyisel çalışma. Appl. Energy 359, 122656. 10.1016/j.apenergy.2024.122656

• van Zyl J. E, Alsaydalani M. O. A, Clayton C. R. I, Bird T, Dennis A. (2013). Su dağıtım borularındaki sızmaların dışında toprak sıvılaşması – ön gözlemler. Proc. Institution Civ. Eng. Water Manag. 166 (WM10), 546–555. 10.1680/wama.11.00119

Özet

Anahtar kelimeler

gömülü su borusu sızması, fiber bragg ızgarası (FBG), yerel deformasyon, madencilikten etkilenen bölgeler, çoklu fizik izlemesi, paralel doğru akım direnç ölçümü

Başvuru

Zhang H, Duan Q, Yang Y, Shen R, Liu X, Zhou X ve Zhou M (2026). Gömülü su borularının çevresindeki sızma kaynaklı toprak ıslanması ve yerel deformasyonun çoklu fizik izlemesi: madencilikten etkilenen bölgeler için çıkarımlar içeren fiziksel model çalışması. Front. Earth Sci. 14:1980446. doi: 10.3389/feart.2026.1980446

Kabul tarihi

27 Ağustos 2026

Güncelleme tarihi

30 Eylül 2026

Onay tarihi

8 Ekim 2026

Yayınlanma tarihi

11 Kasım 2026

14 – 2026

Xiangguo Kong, Xi’an Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Çin

XU Zongheng, Yunnan Normal Üniversitesi, Çin

Changhui Gao, Shandong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Çin

© 2026 Zhang, Duan, Yang, Shen, Liu, Zhou ve Zhou.

Bu makale, Creative Commons Atıf Lisansı (CC BY) koşulları altında açık erişimli olarak dağıtılmaktadır. Orijinal yazar(lar)ın ve telif hakkı sahib(lar)ının atıf yapılması ve bu dergideki orijinal yayının, kabul edilen akademik uygulama uygunluğunda belirtilmesi şartıyla, diğer forumlarda kullanım, dağıtım veya çoğaltma izinlidir. Bu koşullara uymayan herhangi bir kullanım, dağıtım veya çoğaltma izinlidir.

* Qibing Duan, 2008010005@ynny.edu.cn; Yiran Yang, 2024010074@ynny.edu.cn

Bu makalede ifade edilen tüm iddialar yalnızca yazarlara aittir ve bağlı oldukları kuruluşların, ya da yayıncının, editörlerin ve hakemlerin görüşlerini mutlaka yansıtmaz. Bu makalede değerlendirilebilecek herhangi bir ürün veya üreticisinin yapabileceği herhangi bir iddia, yayıncı tarafından garanti edilmez veya desteklenmez.