Şekil 1.1. İzmir Metro Sistemi (İZRAY) Genel Planı. Çizelge 1.1. İzmir Metro Sistemi (IZRAY) Ana Güzergahları.

Transkript

1 1 1.GİRİŞ Günümüzde bütün büyük şehirlerde olduğu gibi İzmir'de de hızlı yapılaşmanın yarattığı en önemli sorunlardan birini şehir içi ulaşım oluşturmaktadır. İzmir Büyükşehir Belediyesi şehir içi ulaşım sorununu çözüme kavuşturmak amacı ile İzmir Metro Sistemi (IZRAY) adı altında 2010 yılına kadar tamamlanması tasarlanan bir proje oluşturmuştur (Şekil 1.1). Proje toplam 44 km uzunluğunda ve 39 istasyondan oluşan kısmen yeraltından tünel kazısı kısmen açık kazı şeklinde planlanan dört aşamada gerçekleştirilmesi tasarlanan bir projedir (Çizelge 1.1) Projenin araştırma çalışmaları tamamlanmış ve tarihinde kazı çalışmalarına başlanmıştır. Bu çalışmada İZRAY projesi kapsamındaki Fahrettin Altay-Basmane arasındaki 9.3 km lik güzergahın Üçyol-Bahçelievler istasyonları arasındaki 500 metrelik tünel güzergahında yapılan mühendislik jeolojisi ve kazı çalışmaları ile ilgili veriler incelenerek bu kısmın jeoteknik değerlendirilmesi yapılmıştır. Çalışma kapsamında önce bölgenin genel jeolojisi ve tünel güzergahının mühendislik jeolojisi derlenmiştir. Tünel güzergahında yapılan sondajlar ve laboratuar deneyleri ile kazı çalışmaları değerlendirilerek tünelin içinden geçeceği birimlerin RMR ve Q ya göre sınıflandırmaları yapılmıştır. RMR ve Q kaya kütlesi sınıflama sistemlerine göre destek önerilerinde bulunulmuştur. Tünel kazısı sırasında yerinde yapılan deformasyon ölçüm sonuçları değerlendirilerek önerilen destek sisteminin yeterli olup olmadığı da tartışılmıştır. Bütün mevcut verilerden yararlanılarak Üçyol-Bahçelievler istasyonları arasında kalan tünel güzergahının jeoteknik değerlendirilmesi yapılmaya çalışılmıştır.

2 2 Şekil 1.1. İzmir Metro Sistemi (İZRAY) Genel Planı Çizelge 1.1. İzmir Metro Sistemi (IZRAY) Ana Güzergahları. Aşama No Güzergah Adı Hat Uzunluğu, km İstasyon Sayısı I Fahrettin Altay -Basmane 9,3 10 II Basmane - Karşıyaka 10,5 9 III Bornova - Halkapınar 5,8 5 Karşıyaka - Ciğli 8,8 8 IV Fahrettin Altay - 3,6 3 Üçyol Narlıdere - Buca 6,0 4

3 3 2.KAYNAK BİLGİSİ Akartuna (1962), İzmir-Torbalı-Seferihisar-Urla çevresinde yaptığı çalışmada, İzmir-Kadifekale'deki volkaniklerin lav, tüf ve aglomera ardalanmasından meydana geldiğini ve Miyosen yaşlı olduğunu belirtmiştir. Konuk (1977), Dora (1964) ve Kaya (1979), İzmir körfezinin kuzeyinde yeralan Yamanlar volkanik kompleksini incelenmiştir. Kaya (1979), bu volkanikleri Yamanlar andezit karmaşığı olarak adlandırmış ve karmaşığın andezit-latit türünden lav akmaları, aglomera, tüf ve dayk intrüzyonlarından oluştuğunu, temel kayaların da açısal uyumsuzlukla örttüğünü belirlemiştir. Düzbastılar (1978), Üst Kretase sırasında gelmiş olan İzmir-Ankara zonunda, bloklu iç yapı sunan "Bornova Karmaşığı"nı (melanj) incelemiştir. Bu karmaşık birim, bir fliş matriks ile içerisindeki değişik boyutlu platform tipi kireçtaşı bloklarından oluşmuştur. Matriksin yaşı Kampaniyen-Daniyen arasında değişmektedir. Bornova karmaşığı, Daniyen'den sonra ve olasılıkla Geç Eosen sırasında bölgesel metamorfizmasını tamamlamış olan Menderes masifinin metamorfikleri üzerine itilmiştir. İTÜ, Jeoloji Grubu (1993); Fahrettin Altay Basmane Güzergahının I. Aşama Mühendislik Jeolojisi adlı çalışmasında, tüm güzergahın mühendislik jeolojisini incelenmiştir. Yaptıkları çalışmada güzergahta yapılan sondajlar ve bu sondajlardan elde edilen örnekler üzerinde yapılan laboratuar deneyleri ile güzergahın jeoteknik değerlendirilmesini yapmışlardır. Koca (1995), Sedimanter kayaçlar, konglomera ve kiltaşından oluşur ve volkanik kayaçların altında gözlendiğini belirtmiştir. Bu kayaçların alt dokonakları gözlenmezken, üst dokonakları uyumsuzdur. Sedimanter kayaçların genel litolojik dizilimi, konglomera, kiltaşı ardalanması şeklidedir. Taze az ayrışmış kısımları, gribeyaz, orta ayrışmış kısımları ise sarımsı beyaz renktedir. İki birimde birbiri ile geçişli olarak gözlenmesine rağmen, genel olarak kiltaşları altta, konglomeralar üstte yer alır.

4 4 Yüksel Proje (1997); İZRAY İzmir Hafif Raylı Sistemi 2.Aşama (2.Kısım) Ön Jeoteknik Değerlendirme Raporu nda tünel güzergahının jeolojik-jeoteknik özellikleri değerlendirilmiş ve tünele ait kazı yöntemi, destek türleri ile temel sistemlerini incelemiştir.

5 5 3.MATERYAL VE YÖNTEM İzmir Metro Sistemi, 44 km uzunluğunda bir projedir. Projenin Fahrettin Altay- Basmane arasında kalan 500 m lik kısmının jeoteknik değerlendirilmesi bu çalışmanın amacını oluşturmaktadır. Çalışma alanı 109J-107 ve 109J-108 paftaları içerisinde kalmaktadır (Şekil 3.1). Şekil 3.1 Çalışma Alanının Yer Bulduru Haritası

6 6 İnceleme alanı Akdeniz İklimi etkisi altındadır. Yazlar sıcak ve kurak kışlar ılık ve yağışlıdır. Yaz sıcaklığı güneş ışınlarının düşme açısına, kuraklık ise alçalıcı hava hareketlerine bağlıdır. En sıcak ay ortalaması C, en soğuk ay ortalaması 8-10 C dir. Yıllık ortalama 18 C dir. Kar yağışı ve don olayı çok ender görülür. En fazla yağış kışın, en az yağış yazın düşer.kışın görülen yağışlar cephesel kökenlidir. Cephesel yağışlar en fazla bu ikimde görülür. Yıllık yağış miktarı yükseltiye göre değişir. Ortalama mm arasındadır. Bitki örtüsü maki dediğimiz bodur bitki topluluğudur. Maki; mersin, defne, kocayemiş, zeytin, zakkum, keçiboynuzu vb bitkilerden oluşur. Bu çalışma kapsamında 2005 yılında, tünel güzergahı ile ilgili bütün bilgiler toplanmış ve değerlendirilmiştir tarihinde başlayan tünel kazısı yerinde izlenmiş geçilen birimler kesitler üzerine işlenmiştir. Kesitlerin hazırlanması aşamasında kazı aynasında süreksizlik ölçümleri yapılmış ve bu ölçümlerden yararlanılarak RMR ve Q kaya kütlesi sınıflamalarına göre iksa, iksa basınçları gibi özellikler belirlenmiştir. Ayrıca kazı sırasında yapılan deformasyon ölçümleri takip edilmiş ve bütün bunlardan yararlanılarak tünel güzergahının jeoteknik değerlendirilmesi yapılmıştır Genel Jeoloji Üçyol istasyonu ile Bahçelievler istasyonu arasındaki 500 m lik güzergahın, 9 Eylül Mühendislik Fakültesi elemanları ve başka araştırmacılar tarafından daha önceleri bölgede yapılmış olan çeşitli araştırmaların yeniden değerlendirilmesi ve çalışma alanı dolayında yapılan arazi çalışmaları sonucunda saptanan genel jeolojik durumu özetlenmiştir. Güzergahın yer aldığı jeolojik ortamın litolojik ve yapısal özellikleri ortaya çıkarılmış; güzergahın 1/1.000 ölçekli mühendislik jeolojisi haritaları ve kesitleri hazırlanmıştır (İTÜ, MJKM Çalışma Grubu, Eylül 1993) İzmir ve Yakın Çevresinin Genel Jeolojik Durumu İzmir yöresinde üç farklı tektonik kuşak bulunmaktadır. Bu kuşaklardan, doğuda olanı şekillendiren "Menderes Masifi", tabanda çok kalın bir mikaşist biriminden ve

7 7 üzerindeki platform tipi karbonatların metamorfizmasıyla oluşmuş bir mermer istifinden ibarettir. Masifin batısında, "İzmir-Ankara Zonu" olarak adlandırılan ve İzmir dolayında genellikle "fliş" karakterli olan bir başka tektonik kuşak yer alır. Bu zonun batısında bulunan "Karaburun Kuşağı" ise, platform koşullarında çökelmiş kalın bir Mesozoyik karbonat istifinden oluşmaktadır (Kaya, 1979). Üst Kretase sırasında gelmiş olan İzmir-Ankara zonunda, bloklu iç yapı sunan "Bornova Karmaşığı" (melanj) bulunmaktadır. Bu karmaşık birim, bir fliş matriks ile içerisindeki değişik boyutlu platform tipi kireçtaşı bloklarından oluşmuştur. Matriksin yaşı Kampaniyen - Daniyen arasında değişmektedir. Bornova karmaşığı, Daniyen'den sonra ve olasılıkla Geç Eosen sırasında bölgesel metamorfizmasını tamamlamış olan Menderes masifinin metamorfikleri üzerine itilmiştir (Düzbastılar, 1978). Bölgesel temeli oluşturan tüm bu birimler, Neojen yaslı tortul ve volkanik kayaçlar tarafından açısal uyumsuz olarak örtülmüştür. Sedimanter kayaçlar, konglomera ve kiltaşından oluşur ve volkanik kayaçların altında gözlenirler. Bu kayaçların alt dokonakları gözlenmezken, üst dokonakları uyumsuzdur. Sedimanter kayaçların genel litolojik dizilimi, konglomera,kiltaşı ardalanması şeklindedir. Taze az ayrışmış kısımları, gri-beyaz,orta ayrışmış kısımları ise sarımsı beyaz renktedir. İki birimde birbiri ile geçişli olarak gözlenmesine rağmen, genel olarak kiltaşları altta, konglomeralar üstte yer alır (Koca,1995). Volkanik kayaçların ilk birimi andezitlerdir.alt dokonakları gözlenmez iken, üst dokonakları otobreşlerle uyumludur. Bazen andezitlerle otobreşler geçişli olarak gözlenir. Volkano-sedimanter yapıdan dolayı akma düzlemleri, soğuma ve tektonizma çatlakları gözlenir. Otobreşler andezitlerle uyumlu, genellikle gri andezitik matriks içinde andezit parçacıklar ile temsil edilir. Orta Miyosen'den itibaren bölgede neotektonik koşullar geçerli olmaya başlamıştır. Bu evrede, değişik tip ve büyüklükteki bölgesel gerilmelerin etkisi altında kalan tüm birimlerde ve jeolojik ortamlarda deformasyonlar gelişmiş, bunun sonucunda da Batı Anadolu'nun tipik graben-horst yapıları ortaya çıkmıştır.

8 8 Bu proje kapsamında mühendislik jeolojisi özelikleri araştırılan metro güzergahı bölgesi, açıklanan şekilde oluşmuş, bir grabenin güney yükseltisi içinde yer almaktadır. İzmir körfezi ve doğu uzantısını şekillendiren Bornova ovası ise sözü edilen bu graben üzerinde gelişmiştir ve günümüzde de gelişmeye devam etmektedir (Şekil3.2, Şekil3.3).

9 9

10 10 ZAMAN SERİ ALT SERİ FORMASYON KALINLIK(m) KUVATERNER LİTOLOJİ AÇIKLAMA Alüvyon SENOZOYİK MESOZOYİK KRETASE TERSİYER NEOJEN ALT KRETASE ÜST KRETASE PALEOJEN NEOJEN SERİLERİ MENDERES METAMORFORİTLERİ İZMİR-ANKARA ZONU Andezit, aglomera volkanik kayalar Uyumsuzluk Killi Kireçtaşı Çakıltaşı- Kumtaşı Çamurtaşı- Siltaşı Kiltaşı Açısal Uyumsuzluk Kireçtaşı Tektaşları Filiş Fasiyesinde gelişmiş ve Kretase Kireçtaşı Tektaşları İçeren Kumtaşı-Şeyl Ardalanması Bindirme Fayı Rekristalize Mermerler Temel Şist Birimleri Şekil 3.3.İzmir ve Çevresinin Genelleştirilmiş Stratigrafik Sütun Kesiti (Ölçeksiz )

11 İnceleme Alanının Genel Jeolojisi İzmir Metro Sistemi'nin (IZRAY) I. Aşamasını oluşturan Fahrettin Altay-Üçyol arasındaki ( ) kilometrelik güzergahın genel jeolojik özellikleri bu bölümde incelenmiştir. Güzergahta yeralan kayaçların arazi ve laboratuvar çalışmalarıyla belirlenen litolojik ve yapısal durumu l/1.000 ölçekli ayrıntılı mühendislik jeolojisi haritası üzerinde gösterilmiştir (EK-1). Jeolojik ortamın yorumlanması sırasında, bu haritalanmış jeolojik verilerin yanısıra, sondaj karotlarının yeniden değerlendirilmesiyle çizilen mühendislik jeolojisi kesitlerinden de büyük oranda yararlanılmıştır Stratigrafi ve Litoloji IZRAY I. Aşama güzergahında yer alan jeolojik ortamı tortul ve volkanik kökenli kayaçlar oluşturmaktadır. Taneli ve çatlaklı kaya niteliğindeki litolojik birimler, oluşum ortamları göz önünde bulundurularak gruplandırılmıştır. Üst Miyosen volkanizmasının ürünü olan volkanik kayaçlar ise, andezit (Man) ve aglomera (Mag) olarak adlandırılmıştır. Tüm birimler hemen her yerde güncel dolgu malzemesi ile örtülmüş durumdadır (Şekil 3.1). İzmir körfezi kuzeyindeki volkanikler üzerine değişik araştırmacılar tarafından bugüne kadar bir çok çalışma yapılmasına rağmen, güneyindeki volkaniklerin araştırılması, buraların yoğun yerleşim alam olmasına da bağlı olarak, ancak bir kaç araştırmayla sınırlı kalmıştır. Akartuna (1962), İzmir-Torbalı-Serferihisar-Urla çevresinde yaptığı çalışmada, İzmir-Kadifekale'deki volkaniklerin lav, tüf ve aglomera ardalanmasından meydana geldiğini ve Miyosen yaşlı olduğunu belirtmiştir. İzmir körfezinin kuzeyinde yeralan Yamanlar volkanik kompleksi "Konuk, 1977", "Dora, 1964" ve "Kaya; 1979" tarafından incelenmiştir. Kaya (1979), bu volkanikleri Yamanlar Andezit Karmaşığı olarak adlandırmış ve karmaşığın andezit-latit türünden lav akmaları, aglomera, tüf ve dayk intrüzyonlarından oluştuğunu, temel kayaların da açısal uyumsuzlukla örttüğünü belirlemiştir.

12 12 Güzergah boyunca açılan sondajlarla, kayaçlar çok değişken ayrışma dereceleri gösterir. yeraltı kesimlerinde bulunan volkanik Şekil 3.4.İZRAY Güzergahındaki Kayaç Birimlerinin Genelleştirilmiş Dikme Kesiti IZRAY güzergahında, yüzeyde ve yeraltında varlığı saptanan volkanik kayaçların tabandan tavana doğru, andezit, andezit ara seviyeli aglomera ve andezit şeklinde 3 belirgin zon oluşturduğu anlaşılmıştır. Andezit ve aglomerayı tanımlayan litolojik, petrografik ve genel yapısal özellikler izleyen alt bölümlerde verilmiştir. Andezit (Man): İnceleme alanındaki diğer volkanik kayaç birimlerini oluşturan tabandaki volkanik tüfler ve üstteki aglomeralar ile uyumlu olan andezitler, bu volkaniklere yanal ve düşey geçişler gösterir. Andezitler, aglomera zonunu alttan ve üstten sınırlayan 2

13 13 ayrı seviye oluşturdukları gibi, ayrı zamanda aglomera içinde değişik kalınlıklar gösteren ara seviyeler şeklinde de bulunurlar. Andezitler Bornova karmaşığı üzerinde yer alan küçük yayılmalar şeklinde görülürse de esas olarak Miyosen tortulları üzerinde uyumsuz dokanakla bulunmaktadır. Bu duruma, hem arazi çalışmaları sırasında hem de sondaj karotlarında sıkça rastlanmıştır. Volkanik istif içinde, aglomeraların altında ve üstünde belirgin 2 zon oluşturan ve buna göre alt-üst andezit olarak adlandırılan andezitler; S34-S35 A, sondajları dolayında yüzeylenmiştir. İnceleme alanının yakınında, özelikle Yeşilyurt Tepesinde ve Susuz Dede Tepesinde oluşturdukları yüksek ve sarp kayalık görünümleriyle çok uzaklardan bile tanınabilmektedirler. Jeolojik kesitlere göre, güzergah boyunca olan kalınlıklar alt andezitlerde 50 m, üst andezitlerde ise 25 m dolayındadır. Andezitler, dış görünüm olarak gri-pembe renkli, değişik ayrışma dereceli, volkanosedimenter oluşumu nedeniyle tabakalı (akma düzlemli), soğuma ve tektonik çatlaklı, ayrıca homojen iç yapılıdır. Tepe ve yamaçlardaki kayalık görünümü yanısıra ayrışma derecesinin artmasıyla, soğuma düzlemlerinin sınırladığı andezit kaya birimlerinde soğan kabuğu tipinde exfoliasyon yapısının (içine ayrışma) oluşması ve bu görünümüyle uzaktan aglomeraları andırması son derece karakteristiktir. Andezitlerin, arazi gözlemleri ve esas olarak karot tanımalarıyla sağlanan genel özelikleri, ayrışma derecesine göre ayırtlanan 3 ana grubu karakterize edecek şekilde aşağıda kısaca özetlenmiştir. Taze ve Az Ayrışmış Andezit (Ma 1); açık gri, kırmızı-pembe, pembemsi gri renkli, porfirik dokulu ve yer yer orta ayrışmalıdır. Oluşum nedeni belirsiz süreksizlikler; pürüzlü yüzeyli ve sarı-kahve renkli 0,1-1cm kalınlığında kil dolguludur. Oluşum nedeni belirlenmiş süreksizliklerden akma düzlemleri; dolgusuz veya ortalama 0,2 cm kalınlıkta kil dolgulu, orta-az pürüzlü, manganlı ve demirli yüzeylidir. Soğuma

14 14 çatlakları 0,2-1cm kalınlığında kil dolgulu veya dolgusuz ve demir hidroksit sıvamalı pürüzsüz yüzeylidir. Tektonik çatlaklar ise 02,-0,5 cm kalınlıkta, sarı renkli kil dolgulu veya dolgusuz, mangan sıvamalı pürüzlü yüzeyler halindedir. Taze-az ayrışmış andezitler içinde yer yer görülen aglomeratik bloklar 5-26 cm boyutundadır. Bunlar içindeki orta ve az ayrışmış 4-15 cm çaplı andezit çakılları ve ufak blokları bir tüf matriks ile bağlanmıştır. Orta ve Çok Ayrışmış Andezit (Ma2); pembemsi-morumsu gri renkli, yer yer az veya tamamen ayrışmış durumdadır. Gözenekli, beyaz renkli ayrık iri kristalli, ayrıca 1-6 cm arasında değişen boyutlu çok ve orta ayrışmış andezit çakıllı ve blokludur. Oluşum nedeni belirsiz süreksizlikleri orta-az pürüzlü yüzeyleri olan 0,1-1cm kalınlığında kahve-sarı renklerde kil dolgulu, bazen de pürüzsüz ve dolgusuzdur. Oluşum nedeni belirlenmiş süreksizliklerden akma düzlemleri; ortalama 0.1 cm kalınlıkta san renkli kil dolgulu, bazen de dolgusuz ve pürüzlü yüzeylidir. Soğuma çatlakları; 0,1-0,4 cm kalınlığında sarı renkli kil dolgulu, yer yer dolgusuz ve pürüzsüz yüzeyleri limonit sıvamalıdır. Tektonik çatlaklar ise pürüzlü yüzeyli ve ortalama 0,2 cm kalınlığında ince kil dolguludur. Özellikle çok ayrışmış andezitlerin kahve renkli olduğu ve killi bir matriks içinde 1-13 cm boyutlarında, orta ve çok ayrışmış andezit çakılları ve blokları içerdiği görülür. Tamamen Ayrışmış Andezit (Ma3); gri, pembe ve sarımsı kahve renkli, yer yer çok ayrışmış 1-4 cm boyutunda andezit çakıllı ve blokludur. Kum, silt ve kil boyutundaki taneli ve kırıntılı yapısıyla genel olarak zemin niteliğindedir. İçerdiği elemanlar çoğunlukla kil ile sıvanmıştır. Aglomera (Mag): İnceleme alanındaki volkanik kayaçların andezit dışındaki ikinci önemli üyesi aglomeradır. Altında ve üstünde zonlar oluşturan alt ve üst andezitlerle uyumlu bulunan aglomeralar, aynı zamanda kendi içlerinde de yerel andezit ara seviyelidir.jeolojik kesitlere göre, güzergah boyunca olan kalınlığı en fazla 45 m'dir Aglomeralar, İZRAY güzergahında; S34, S35A sondajları dolayında yüzeylenmektedir. Aglomeralar; dış görünüm olarak gri, gri-pembe renkli ve

15 15 değişik ayrışma dereceli bir tüf matriks, içinde daha az ayrışma gösteren ve boyu en fazla 1,5-2 m olan andezit bloklu, genelde de andezit çakıllıdır. Aglomeraların, arazi gözlemleri ve esas olarak karot tanımlamalarıyla sağlanan genel özelikleri, ayrışma derecesine göre ayırtlanan 2 ana grubu karakterize edecek şekilde aşağıda kısaca özetlenmiştir. Taze ve Az Ayrışmış Aglomera (Mag1); gri, pembe renkli, çoğunlukla az ayrışmış ve cm boyutlu koyu gri renkli az ayrışmış ya da ayrışmamış, sert andezit bloklu- çakıllıdır. Pembe renkli tüf matriks içindeki andezit elemanlar nedeniyle breşik yapılı ve serttir. Tektonik kökeni az çok belirgin olan süreksizlikler, az pürüzlü ve pürüzlü yüzeylidir. Süreksizlik açıklıkları büyük oranda kil dolgulu, yer yer dolgusuzdur. Orta ve Çok Ayrışmış Aglomera (Mag2); gri ve pembe renkli, daha çok orta derecede ayrışmış, içerdiği çakıl ve bloklar nedeniyle breşik görünümlü, kırıklı ve gözeneklidir. Yer yer killeşmiş tüf matriks içindeki gri-koyu gri renkli, köşeli andezit parçaları genellikle orta ve az ayrışmıştır. Andezit parçalarının boyları 2-75 cm arasında değişmektedir. Oluşum nedeni belirsiz süreksizlikler pürüzlü, bazen az pürüzlü yüzeylidir. Bu tür süreksizlikler 0,1-0,5 cm kalınlığında pas renkli kil dolguludur. Yer yer rastlanılan dolgusuz süreksizlikler siyah renkli mangan sıvamalıdır. Oluşum nedeni belirlenmiş süreksizliklerden akma yapıları, pürüzlü yüzeyli ve ince kil dolguludur. Soğuma çatlaklarında ortalama 0,2 cm kalınlıkta kil dolgu mevcuttur. Bunlar bazen dolgusuzdur. Tektonik çatlaklar ise kırmızı renkte kil dolgulu ve pürüzlü yüzeylidir. Güncel Dolgu Izmir metro sistemi Fahrettin Altay-Basmane arasındaki bölgede, yer yer geniş alanlar ve yer yer ince uzun zonlar şeklinde görülen güncel (yapay) dolgu alanları, esas olarak arazi tesviyesi amacıyla değişik kökenli ve boyutlu malzemenin yüzeye serilmesiyle oluşturulmuştur. Dolgu malzemesi; çevre kayaçların çakıl, kum, silt, kil boyutlu parça ve kırıntılarıyla, güncel yaşam ürünü organik (tahta parçaları, bitki

16 16 kalıntıları, kemik, vb) ve inorganik (kiremit parçaları, plastik, vb) kökenli materyel türündedir. Genellikle kahve-gri renkli olan güncel (yapay) dolgu malzemesinden özelikle yol dolgusu şeklinde yararlanılmıştır. İnceleme alanındaki alüvyon dahil tüm jeolojik birimler üzerinde yer alan güncel dolgu, IZRAY I.Aşama güzergahının Fahrettin Altay'daki en Batı ucu ile Basmane'deki en doğu ucu arasında bulunur. Bahçelievler-Üçyol arasında yeniden geniş bir alan oluşturan güncel dolgu, güzergah kuzeyinde aglomeralar ile sınırlanmış ve güneye doğru yayılmış, olarak görülür. Kalınlığı en fazla 1,5 m'dir Yapısal Jeoloji Güzergahta yer alan tortul ve volkanik kayaçlar; litolojik ve petrografik farklılıkları yanısıra özelikle oluşum ortamlarından ve oluşum sonrası etkilendikleri jeolojik nedenlerden dolayı değişik jeolojik yapı türleri sunarlar. Genel bir ifadeyle, "süreksizlik" olarak adlandırılan bu yapı tiplerinden kayaç oluşumu sırasında gelişenlerini, tortul kayaçlardaki tabakalar ile volkanik kayaçlardaki akma yapıları ve soğuma çatlakları meydana getirir. Süreksizliklerin, kayaç oluşumundan sonra değişik nedenlerle gelişenlerini ise, farklı şekil ve bulunuş özelikleri gösterse de, tortul ve volkanik kayaçlardaki çatlak ve faylar oluşturur. IZRAY güzergahında görülen volkanik kayaçları oluşturan aglomeralarda ve özellikle andezitlerde gelişmiş olan akma yapıları ve soğuma yüzeyleri, bu kayaçların oluşumu sırasında meydana gelen jeolojik yapıları temsil eder. Akma yapıları; pürüzlü yüzeyleri, düşük eğimleri, genelde topoğrafyaya paralel konumlan ve birkaç santimetre ile bazen bir kaç desimetre kalınlıktaki volkano-sedimanter tabakalı yapılarıyla, soğuma yüzeylerinden kolaylıkla ayrılabilir durumdadır. IZRAY güzergahındaki volkanik kayaçlarda yapılan arazi ölçümleri ile sondaj karotlarındaki süreksizlik ölçümlerinin analizi sonunda akma yapılarına ve soğuma yüzeylerine ait doğrultu ve eğim değerlerinin yoğunlaştığı değer aralıklar saptanmıştır. Buna göre akma yapılarının konumlan belirgin 2 kümede toplanmaktadır. Karakteristik olan birinci grup akma yapıları, yaklaşık kuzey-güney

17 17 doğrultulu ve 8-25 arasında değişen değerlerle büyük oranda batıya eğimlidir. Akma düzlemleri arası 0,5-1,5 cm ve akma düzlemi açıklığı genelde dolgusuz, yerel olarak da kil sıvamalıdır. İkinci grup akma yapıları birincilere hemen hemen dik konumdadır. Bunların doğrultuları KB-GD, eğim yönleri KD ve birinci gruptakilerden açıkca daha yüksek olan eğim açıları arasındadır. İkinci grup akma yapılarının çoğunlukla kapalı çatlaklardan oluşan dolgusuz yüzeyleri arasındaki uzaklık 1-2 cm dolayındadır. Volkanik kayaçlardaki soğuma yüzeyleri 3 süreksizlik takımı oluşturmaktadır. Birinci grup soğuma yüzeyleri daha sık rastlanan ve doğrultuları KD-GD, eğim yönleri genellikle KB, eğim açıları da olan bir süreksizlik takımı şeklindedir. Bu gruptakilerin süreksizlik ara uzaklığı, cm arasında değişirken cm'de olabilmektedir. Bunlar, çoğunlukla açık çatlaklar şeklinde ve 0,3-0,5 cm kalınlığında kil dolguludur. İkinci gruptaki soğuma yüzeyleri, genelde yaklaşık K-G doğrultulu ve ile DB' ya eğimlidir. Soğuma düzlemleri arası, 2-5 cm, cm değerlerindedir. Dolgusuz veya kil sıvamalı süreksizlik açıklıkları 0,1-0,2 cm olan birinci grup soğuma yüzeyleri takımı sık çatlaklı kaya ortam niteliğindedir. Diğerlerinden çok daha az rastlanan üçüncü grup soğuma yüzeyleri, KB-GD doğrultulu ve ortalama 55 ile GB'ya eğimlidir. Bunların süreksizlik ara uzaklıkları cm ve genelde dolgusuz ya da kil sıvamalı olan süreksizlik açıklıkları 0,2-0,3 cm dolayındadır. Genellikle kapalı süreksizlikler türünde olan akma yapıları, süreksizlik açıklıkları 0,1-0,2 cm'ye ulaştığında, açıklık çatlaklı soğuma yüzeyleriyle beraber ayrık bloklar şeklinde kaya birim elemanları oluşturmaktadır. Bu tür bloklanmaya; andezit lavının soğuması sırasında birbirine hemen hemen dik konumda gelişen soğuma yüzeylerinin her ikisine de dik durumdaki akma yapılarının varlığı nedeniyle, volkanik kayaç oluşum koşullarından kaynaklanan diğer etkenler de büyük oranda katkıda bulunmaktadır.

18 Hidrojeolojik Özellikler Güzergahta yer alan jeolojik birimlerin, arazi ölçüm ve gözlemleriyle laboratuvar deneylerinden sağlanan veriler çerçevesinde, ne tür hidrojeolojik ortamlar oluşturabilecekleri, ayırtlanan hidrojeolojik ortamlara metro kazıları sırasında hangi metrelerde girilebileceği, şekillendirdikleri yeraltısuyu ortamlarının tür, kapasite ve yerleri ile yeraltı su düzeyinin genel durumu üzerine bilgi verilmiştir. Güzergahtaki tortul ve volkanik kayaçlar, yeraltısuyu jeolojisi açısından, taneli ve çatlaklı kaya niteliğinde, farklı özellikler taşıyan jeohidrolojik ortamlar oluşturmaktadır. Esas olarak, kayaç yapısında mevcut olan veya ayrışma sonucu ortaya çıkan kil içeriğinin, kayaçlarda oluşum sırasında ve özellikle oluşum sonrasında gelişen süreksizliklere ait boyut, aralık, açıklık, dolgu oranı, dolgu malzemesi türü gibi özelliklerin ve süreksizlik geometrisinin belirlediği geçirimlilik (permeabilite) derecesine göre ayırtlanan jeohidrolojik ortamlar, 3 farklı kümede toplanabilir. Volkanik kayaçlardan tamamen ayrışmış andezit (Ma3), orta ve çok ayrışmış (Mag2) ve az ayrışmış (Mag1) aglomeralar, jeohidrolojik açıdan "Geçirimsiz Ortam " oluşturur. Volkanik kayaçlardaki geçirimsizlik özelliğini ise ayrışma nedeniyle ortaya çıkan kilin ve killeşmenin tüfler ile bir kısım aglomeralarda çok fazla oluşu, ayrıca süreksizliklerin büyük oranda kil, silis ve demir oksit dolgulu bulunuşu ve süreksizlik takımlarının gelişmemesine bağlı olarak yeraltısuyu dolaşımına uygun bir süreksizlik geometrisinin var olmayışı gibi nedenler meydana getirir. Bilimsel anlamda "Akifüj" olarak da adlandırılabilecek olan "Geçirimsiz Ortam", inceleme alanındaki her türlü su tutabilen ve iletebilen diğer jeohidrolojik ortamların taban ve tavan seviyelerini oluşturmaktadır. Orta ve çok ayrışmış andezit, jeohidrolojik açıdan "Yarı Geçirimsiz Kaya Ortam " oluşturur. Orta ve çok ayrışmış andezitlerdeki yarı geçirimsiz nitelik ise feldispatlardaki ayrışmaya bağlı olarak mevcut süreksizlik açıklıklarının kille kısmen - tamamen dolguları olmasından ileri gelmektedir. Bunun yanısıra, kayaç

19 19 matriksinin killeşmesi sonucu süreksizlikler arası ilişkinin, diğer bir deyişle yeraltısuyu dolaşımına elverişli uygun süreksizlik geometrisinin büyük oranda kayboluşu da geçirimliliği azaltmaktadır. Bu tür jeohidrolojik ortamların yaygın bir özelliği yer yer tamamen geçirimsiz, yer yer de geçirimli-yarı geçirimli zonlara ortam içinde sıkça rastlanabilmesidir. Az ayrışmış andezit (Mal), hidrojeolojik açıdan "Yarı Geçirimli Kaya Ortam " oluşturur. Yarı geçirimlilik özelliği; bu kayaçları kesen süreksizlik takımlarının yeraltısuyu dolaşımına elverişli bir süreksizlik geometrisine sahip olmalarıdır. Ancak ayrışma nedeniyle ortaya çıkan kilin mevcut süreksizlikleri "orta ve az" oranda doldurması ve süreksizlik açıklıklarının bir kaç milimetre mertebesinde bulunması yeraltısuyu dolaşım geometrisini ve miktarını önemli ölçüde etkilemektedir. Bu tür ortamlar içinde, süreksizlik sıklığını, açıklığının ve dolgulanma derecesinin değişimine bağlı olarak, yer yer daha geçirimli veya daha geçirimsiz kesimlere sık sık rastlanabilmektedir. Bilimsel anlamda bir akitard olarak adlandırılabilecek olan yarı geçirimli kaya ortam, inceleme alanında farklı kalınlıklarda görülen ve genellikle düşük kapasiteli olan yarı serbest-yarı basınçlı çatlaklı kaya ortam akiferleri oluşturmaktadır Mühendislik Jeolojisi Km: arasında projelendirilen, Üçyol istasyonu ile Bahçelievler istasyonu arasında L=500 metre uzunluğundaki tünel kazısı çift hatlı, tek tüp tünel, 10 metre genişliğinde 7 metre yüksekliğinde ve at nalı şeklinde yapılmıştır (Şekil 3.5). Mühendislik jeolojisi amaçlı olarak tünel güzergahı boyunca toplam 7 adet karotlu sondaj açılmış sondajlardan elde edilen karotlar üzerinde RQD, TCR, SCR, Jv ölçümleri yapılmıştır. Kazı ile paralel olarak kazı aynalarında süreksizlik ölçümleri yapılmış süreksizliklerin eğim miktarları belirlenmiş ve kazı sonrasında deformasyon ölçümleri yapılmıştır. Karotlardan elde edilen numuneler üzerinde 9 Eylül Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Kaya ve Zemin Mekaniği

20 20 Laboratuvarı nda laboratuar çalışmaları yapılarak, kayaç malzemesinin fiziksel ve mekanik özellikleri ortaya konulmuştur. Tünel güzergahı boyunca çeşitli yapısal bölgelere ayrılarak çalışılmıştır. Yapısal bölgelere ayrılmasının sebebi tünelin her kesiminde aynı kazı ve destek tipinin kullanılmasının ekonomik olmaması, kaya kütlesindeki duraysızlıkların bazı kesimlerde tamamen süreksizlik kontrolünde gelişecekken, bazı kesimlerde ise gerilme- deformasyon ilişkisi sonucu gelişecek olmasıdır. Bu bölgeler 1. bölge hariç 50 metre aralıklarla seçilmiştir. Bu bölgeler Çizelge 3.1 deki gibi isimlendirilmiştir. Tünel egemen olarak andezit kısmen de aglomera birimi içerisinde açılacaktır. Tünel üzerindeki et kalınlığının metre arasında değiştiği bu bölümde kayaçlar değişik kaya sınıfı içinde yer alır. Andezit birimi "zayıf'-"orta", aglomera ise "zayıf-"çok zayıf kaya koşulları sergiler. Tünelin yaklaşık Km: aralığı aglomera geri kalan kısmı andezitten oluşur. Aglomera geçirimsiz, andezit ise yarı geçirimli özelliklere sahip kayaçlardır. Bu bağlamda tünel içine önemli bir su geliri beklenmemektedir. Ancak çatlak sistemleri vasıtasıyla gelebilecek sular kazı çalışmalarında dikkate alınmalıdır. Kazı sırasında 1610 The Geokon / Tape Extensometer ile deformasyon ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen bulgular ile kaya kütlesinin RMR ve Q sınıflama sistemlerine göre kütle özellikleri ve kazı destek tipi seçimi belirlenmeye çalışılmıştır.

21 21 Çizelge 3.1. Güzergahtaki Yapısal Bölgeler ve Uzunlukları KİLOMETRE YAPISAL BÖLGE I.BÖLGE II.BÖLGE III. BÖLGE IV. BÖLGE V. BÖLGE VI BÖLGE VII.BÖLGE Şekil 3.5. Çift Hat Tip En Kesiti

22 Arazi Çalışmaları Saha çalışmaları tarihinde başlamış olup, kazı ve kazı sonrasında meydana gelen deformasyonlar incelenmiştir. İzmir Büyükşehir Belediyesi tarafından hazırlanmış olan mühendislik jeolojisi ve jeoloji haritaları, tünel güzergahında yapılan sondaj ve laboratuvar çalışmaları derlenmiştir. Bu çalışma kapsamında kazı sırasında süreksizlikler incelenmiştir. Kazı sonrası yapılan deformasyon ölçümleri de yerinde izlenmiş ve değerlendirilmiştir. Süreksizlik incelemeleri ve deformasyon ölçümleri; I. Bölge, II. Bölge, III. Bölge, IV. bölge, V. Bölge, VI. Bölge, VII. Bölge olmak üzere 7 ana bölge içinde yapılmıştır. Elde edilen tüm veriler doğrultusunda güzergahın 1/ 1000 lik mühendislik jeolojisi haritası hazırlanmıştır (EK-1) Laboratuar Çalışmaları Tünel güzergahında yapılan sondajlardan elde edilen karot örnekleri üzerinde 9 Eylül Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Kaya ve Zemin Mekaniği Laboratuvarı nda Ayrışma Derecesi, Su Emme, Kuru Birim Hacim Ağırlık, Dane Birim Hacim Ağırlık, Porozite, Basınç Direnci, Elastisite Modülü, Çekme Direnci, Basınç Direnci parametrelerini bulmak için gerekli deneyler yapılmış olup Üçyol- Bahçelievler güzergahının 500 metrelik kısmı ile ilgili sonuçlar derlenerek Çizelge 4.15 de özetlenmiştir Kaya Kütleleri Sınıflama Sistemleri Yeraltı kazılarının güvenli ve ekonomik olarak gerçekleştirilmesi, öngörülen kaya sınıflaması ve buna bağlı tünel destek tasarımı ile doğru orantılıdır. Günümüz modern tünelciliğinde projelendirmeye esas teşkil eden kaya sınıflamalarında kayanın kütle özelliği dikkate alınmaktadır. Kaya kütlelerinin sınıflama çalışmaları ilk kez 1879'da Ritter tarafından tünel dizaynlarında kullanılmak üzere geliştirilmiştir (Hoek, 2000). O zamandan günümüze kadar bir çok araştırıcı çeşitli sınıflama sistemleri ileri sunmuş ve bunlar uzun yıllar boyunca kullanılmıştır.

23 23 Bu sistemlerden yaygın olarak kullanılanlar Çizelge 3.2. de verilmiştir. Bu çalışmada ise kaya kütleleri sınıflama sistemlerinden, NGI Tünel Destekleme Tasarımı İçin Kaya Kütlelerinin Mühendislik Sınıflaması (Q), CSIR Eklemli Kaya Kütlelerinin Jeomekanik Sınıflaması (RMR) kullanılmıştır. Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi (NATM) ile bütünsellik sergileyen bu yöntemlerde kayanın kütle özelliği (Q ve RMR) sayısal olarak ifade edilmektedir. NGI yönteminde Q değeri ile 1000 arasında değişmekte olup, en kötü kaya koşulu ile mükemmel kaya arasını kapsamaktadır. Aynı şekilde aralığındaki RMR değerleri 5 kaya sınıfını temsil etmektedir. Bu kaya sınıflamaları arasındaki teorik bağıntı şöyledir: RMR = 9 Log Q + 44 Ancak pratikte her iki yöntem tarafından önerilen kaya sınıflarının sınırları yukarıdaki bağıntı ile tam uyumlu değildir (Çizelge 3.3). Çizelge 3.2. Q ve RMR Değerine Göre Kaya Sınıflaması Kaya sınıfı Q RMR Çok Zayıf 1 20 Zayıf Orta İyi Çok iyi Mükemmel

24 24 Çizelge 3.3. Kaya Kütle Sınıflama Sistemleri (Palmstorm, 2000) Geliştiren Araştırmacı Uygulama Alanları 1 Kaya Yükü Terzaghi, 1946 Tünelcilik 2 Desteksiz Durma Süresi Lauffer, 1958 Tünelcilik 3 Yeni AvuAvusturya Tünel Metodu (NATM) Rabcewicz, Müller ve Pacher, Tünelcilik 4 Kaya Mekaniği İçin Kaya Sınıflaması Patching and Coates, 1968 Kaya Mekaniği Temel Veri Girişi 5 RQD Deere vd., 1964 Sondaj Karot Logları 6 Boyut- Dayanım Sınıflamasıh Franklin, 1975 Madencilik 7 RSR Wickham et al., 1972 Tünel Destek Tipleri Seçimi 8 Kaya Kütle Sınıflama Sistemi (RMR) Bieniawski, 1973 Tünel, Madencilik 9 Q Sistemi Barton vd., 1974 Tüneller ve Maden 10 Temel Jeoteknik Sınıflama ISRM, 1981 Genel Amaçlı Kaya Mekaniği 11 MBR Cummings, vd., 1982 Madencilik 12 Birleştirilmiş Sınıflama Williamson, 1980 Genelleştirme Amaçlı 13 Jeolojik Dayanım Indeksi (GSI) Hoek, 1994 Yer altı Kazıları İçin Destek Sistemi Dizaynı 14 Kaya Kütle Indeksi (RMI) Palmstrom, 1995 Tünelcilik

25 Q Kaya Kütlesi Sınıflama Sistemi Norveç Jeoteknik Enstitüsünden N.Barton, R.Lien ve J.Lunde, çok sayıda yeraltı kazısında karşılaşılan stabilite sorunlarının değerlendirilmesine dayalı olarak kaya kütlesi kalitesini (Q) sayısal olarak ifade eden bir yöntem geliştirmişlerdir. ROD Jr Jw Q = * * Jn Ja SRF Burada; ROD = Kaya kalitesi tanımlaması Jn = Eklem takımı sayısı Jr = Eklem pürüzlülük sayısı Ja = Eklem alterasyon sayısı Jw = Eklem suyu azaltma faktörü SRF = Gerilme azaltma faktörü Kaya kütlesi kalitesi (Q) belirlenirken Çizelge 3.6 'da verilen değerlerle ilgili göz önüne alınması gereken ek notlar şöyledir: 1. RQD tanımlaması Deere (1963)' den alınmıştır. Ancak sondaj karotlarının bulunmaması halinde birim hacimdeki eklem sayısı toplanarak Plamstrom (1974)' un verdiği bagıntı ile hesaplanır. Bu bağıntı kil içermeyen kayalar için geçerlidir. RQD = Jv Jv= 1m 3 ' teki eklem sayısı 2. Eklem takımı sayısını (Jn) şistozite, tabakalanma yüzeyi gibi süreksizlikler etkiler. Bunların belirgin şekilde paralel olarak gelişenleri bir eklem takımı olarak alınmalıdır. Bir paralellik sunmayanlar gelişigüzel eklemler olarak alınmalıdır. 3. Jr ve Ja parametreleri makaslama mukavemetini temsil eder. (Jr/Ja) değeri

26 26 minimum olan süreksizlik zonu veya eklem takımı duraylılık için uygun doğrultudaysa bu durumda daha az uygun doğrultu eklem takımı veya süreksizlik zonu duraylılık yönünden daha önemli olabilir. Q hesaplanırken (Jr/Ja)'nın yüksek değeri kullanılmalıdır. 4. Kil içeren kayalarda Gerilme İndirgeme Faktörü (Stress Reduction Factor-SRF) hesaplanmalıdır. SRF zayıflık zonlarının kil yada ayrışmış malzeme içermesi halinde gevşeyen yüklerle ilgilidir. Bu durumda kayanın mukavemeti göz önüne alınmaz, ancak zayıflık zonları minimum ve kil tamamen yoksa SRF hesabında kayanın mukavemeti (basınç ve çekme) ' ye bakılır. 5. Genel olarak yerli kayanın basınç ve çekme mukavemetleri duraylılık yönünden uygun olmayan doğrultuda hesaplanmalıdır. Bu durum özellikle çok fazla anizotropik ortamlar için önemlidir. Kaya kütlesi kalitesi (Q) hesabında yer alan altı parametre çift olarak değerlendirilirse: 1.(RQD/Jn) kayanın genel yapısını belirler ve blok boyutunun kabaca ölçüsünü gösterirler. Örneğin RQD ve Jn parametrelerinin üç değerlerini ( ve 0,5-20) ve birimi cm. alırsak 200 cm. ve 0,5 cm. değerlerini elde ederiz. Bu da bize yaklaşık en iri blok boyutu 200 cm. ve en küçük parçada 0,5 cm. olabileceğini gösterir. 2. (Jr/Ja) terimi eklem pürüzlülüğünü ve eklem dolgusunun derecesini belirler. Bu iki paremetrenin çeşitli kombinasyonlarının tan-1 (Jr-Ja) değerleri beklenen hakiki makaslama kuvvetine oldukça yakın olduğu belirlenmistir. 3.(Jw/SRF) terimi iki gerilme parametresinden oluşur. Jw eklemlerinin mukavemetini ters yönde etkileyen su basıncının ölçüsüdür. SRF toplam gerilmenin bir parametresi olarak nitelendirilebilir. Bu terim aktif gerilimi belirleyen bir faktördür. Bu nedenlerden dolayı Q 'nun üç maddenin bir fonksiyonu olduğu görülmektedir. Q değerlerini tanımlayan terimler ise şöyledir, RQD/ Jn = Blok boyutu Jr/ Ja = Bloklar arasındaki kayma direnci Jw / SRF = Aktif gerilme

27 27 Bütün bu açıklamalardan sonra diğer sınıflama sistemlerinde yer alan destekleme önlemlerinin Q sisteminde nasıl bulunduğuna bakalım. Öncelikle Çizelge 3.4. ün yardımı ile hesaplanan Q değerinin dokuz sınıftan hangisine dahil olduğuna bakılır. Bunlar; Çizelge 3.4: Kaya Kalitesi İle Kaya Kütlesi Sınıfı Arasındaki İlişki Kaya Kalitesi (Q) Kaya Son Çok Çok Sağlam Orta Zayıf Çok Çok Kütlesi Sınıfı derece fazla sağlam sağlam sağlam zayıf fazla zayıf Q sisteminin destek hesabı için temel özelliklerinde biri destek hesabında kaya kütlesi kalitesi (Q) nin kazı boyutları ve kazı amacına bağlı olduğudur. Kazı boyutları (en, çap veya yükseklik)' nın kazı amacı (ESR) na oranı. Eş Boyut olarak tanımlanmış ve kaya kütlesi kalitesi (Q) ile eş boyuta bağlı 38 destek sınıfı Şekil 3.6 da verilmiştir. Destek sınıfı belirlenirken tavan desteği için kazı eni veya çapı duvar desteği için kazı yüksekliği veya çapı kullanılır. Kazı Destek Oranı (Excavation Support Ratio = ESR) kazı amacını belirleyen bir faktördür. ESR değerleri deneme yanılma ile belirlenmiş ve destek seçimine yardımcı önemli faktörlerdendir. ESR değerleri ve belirlenmesine yardımcı olan uygulama örneklerinin sayısı verilmiştir (Çizelge3.6). Tavan ve duvar için ayrı ayrı belirlenen destek sınıfları için destek önlemleri Çizelge 3.6 yardımı ile belirlenir. Duvar destek önlemleri belirlenirken, Qt > 10 için 5.Q, 0.<Q< Q, Q<0.1 için ayrı Q değeri kullanılır. Barton, Lien ve Lunde sadece kaya kütlesi kalitesi (Q) ve destek önlemlerini belirtmekle kalmayıp, destek basıncı, Bulonlama ve Ankraj Beton kaplama hesapları ile sürekli iksasız maksimum proje açıklığı ve kendi kendini tutma süresi kavramlarına ayrıntılı olarak değinmiştir.

28 28 Destek basıncı bulunan Q değeri ile doğrudan ilişkilidir. Tavan ve duvar desteği basıncı olarak iki şekilde sunulmuştur. P tavan = Tavan desteği basınç (kg/cm 2 ) olmak üzere P tavan = 2.0/J r *Q -1.3 şeklinde hesaplanır, ancak eklem takımı sayısı 3 ten azsa P tavan = 2/3*Jn 1/2 Jr -1 Q -1.3 olarak iki formül geliştirilmiştir. Destek basıncı ile Q arasındaki ilişki şekil 3.7. de daha iyi görülmektedir. Duvar desteği basıncı duvar destek önlemleri de olduğu gibi Q>10 için 5.Q, 0.1<Q<10 icin 2.5.Q ve Q<0.1 için aynı Q değeri kullanılarak Çizelge 3.8 den değeri okunabilir. Bulonlama için destek basıncı kapasitesinin bulunan açıklığın karesine bölünmesine eşit olduğu belirtilmiş ve 20 mm. çaplı bir bulon için 10 tonluk aktif yük kabul edildiğinde bulonun destek basıncı kapasitesi (P); P = I/a 2 dir. a = Bulon açıklığı P = Destek basıncı kapasitesi (kg/cm 2 ) Bulon ve ankraj uzunlukları kazı boyutları ile ilgilidir. Tavanda kullanılanlar kazı enine, duvarda kullanılanlar ise kazı yüksekliğine bağlıdır. Tavan için L = B/HSR L 1 = 0.40B/ESR B = Kazı eni (m) H = Kazı yüksekliği (m)

29 29 Beton kaplama sistematik bulonlama ile beraber uygulandığında eşit dağılmayan yükler veya kesiti dairesel olmayan kaplama nedeniyle oluşan gerilmeler en aza indirilebilir. Fakat düzensiz dağılmış gerilmelerin etkisini azaltmak icin beton içine çelik takviye de gereklidir. Beton kaplamanın kalınlığı aşağıdaki formülde verilmiştir. t = P.R / b P = Dış basınç (kg/cm 2 ) b = Kaplama içindeki basınç gerilimi (kg/cm 2 ) R = Kaplamanın içi yarıçapı (cm) t =Denge hali için duvar kalınlığı (cm) Bunlara ilaveten püskürtme beton tek veya çift kat olarak sistematik bulonlama ile beraber uygulandığında bulonlar arası zemin gevşemesini önler. Lauffer (1958) tarafından ortaya atılan sürekli iksasız maksimum açıklık ile, iksasız kendi kendini tutma süresi kavramları Barton, Lien ve Lunde tarafından 200' e yatan gözlem sonucunda yeniden düzenlenmiştir. Şekil 3.6. da iksasız açıklık ile Q arasındaki ilişki ESR değerine bağlı olarak verilmiştir. İksasız açıklık aynı zamanda, Açıklık = 2. ESR.Q 0.4 bağıntısıyla bulunabilir. Aynı bağıntıdan yararlanarak, Q=(Açıklık/2ESR) -2.5 bağıntısında geliştirilebilir. İksasız kendi kendini tutma süresi ile Q arasındaki ilişkide Şekil 3.9. da verilmiştir.

30 Çizelge 3.5. Q Sistemi Sınıflama Parametreleri (Barton vd., 1974) 30

31 Çizelge 3.5. (devam) 31

32 Çizelge 3.5. (devam) 32

33 33 Çizelge3.5.(devam) Çizelge 3.6. Yer Altı Kazılarına Uygun ESR Oranları ve Uygulama Örneklerinin Sayısı(Barton vd., 1974)

34 Şekil 3.6. Q Sistemi, Eş Boyut ve Kaya Kalitesine Bağlı Destek Sınıfları (Barton, 1974) 34

35 Çizelge 3.7. Q Sistemine Göre ÖnerilenDestek Önlemleri ( Barton vd., 1974) 35

36 Çizelge 3.7. (devam) 36

37 Çizelge 3.7. (devam) 37

38 Çizelge 3.7. (devam) 38

39 Çizelge 3.7. (devam) 39

40 Çizelge 3.7. (devam) 40

41 41 Destekleme Tabloları İçin Ek Notlar: I. Kaya patlamaları veya kavlaklanma halinde genellikle genişletilmiş taşınma plakalı gerilmeli bulonlar yaklaşık 1m. aralıkla (bazen 0,8 m.) kullanılmaktadır. Nihai destekleme kavlaklanma sona erdiğinde yapılmalıdır. II. Aynı kazıda çeşitli uzunlukta bulonlar kullanılır (3,5 ve 7 m.). III. Aynı kazıda çeşitli uzunlukta bulonlar kullanılır (2,5 ve 4 m.). IV. Bulon destek basıncını takviye için genellikle gerilmeli tel ankrajlar kullanılır. Tipik Aralık 2-4 m. V. Bazı kazıda çeşitli uzunlukta bulonlar kullanılır (6, 8 ve 10 m.). VI. Bulon destek basıncını takviye için genellikle gerilmeli tel ankrajlar kullanılır. Tipik aralık 4-6 m. VII. Bu kategorideki eski tip santrallerin kazılarında tel kafesli ve serbest açıklıklı beton kemer tavanlı (25-40 cm.) sistematik veya noktasal bulonlama kalıcı destek olarak kullanılmıştır. VIII. Şişen killerin, örneğin montmorillonitik killerin varlığı halinde (fazla su bulunan ortamda) fazla şişme halinde destek arkasına genişleme için yer bırakılır. Mümkün olduğu takdirde drenaj önlemleri alınır. IX. Şişen veya sıkışan kayaçların olmaması halinde. X. Sıkışan kayaçların varlığı halinde kalıcı destek olarak çok sağlam ve rijit destek kullanılır. XI. Yazarın tecrübelerine göre, şişen veya sıkışan kayaçların varlığı halinde, beton (veya şatkirt) kemerlenmeden önce gerekli olan geçici destekleme eğer RQD/Jn yeterli derecede yüksekse (1.5) genleşen tip bulon ve şatkrit kullanarak sağlanabilir. Eğer kayaç fazla eklemli ise (RQD/Jn < 1.5) örneğin kuvarsit içinde küp biçiminde bir makaslama zonunda geçici destek birkaç kat şatkritle sağlanabilir. Beton veya şatkritin tatbikinden sonra beton üzerinde düzensiz dağılabilecek yükü azaltmak için gerilmeli sistematik bulon, buna da uygulanabilir. Ancak fazla miktarda kil mevcutsa veya RQD/Jn 1.5 ise, gerilmeden önce bulonlar enjekte edilmedikçe bu yöntem etkili

42 42 olmayabilir. Bu tip çok zayıf zeminlerde, bulonun yeterli bir kısmının ankrajı, çabuk katılaşan reçineli ankrajlar kullanarak da sağlanabilir. Fazla miktarda şişen veya sıkışan kayaçların varlığı halinde beton kemerlerin aynaya kadar uzatılması gerekebilir. Bu gibi hallerde, ayrıca çalışılan aynanın da geçici desteklenmesi gerekir. XII. Güvenlik nedeniyle, kazı ve tavan kemeri desteklemesi sırasında çoğunlukla ışınsal bulonlama yöntemi kullanılır. 16, 20, 24, 28, 32, 35. kategoriler (sadece kazı eni/esr> 15m.). XIII. Fazal sıkışan kayaçlarda, kazı ve tavan duvar ve taban desteklemesi sırasında ışınsal bulonlama yöntemi gereklidir. Kategori 38 (Sadece kazı eni / ESR > 10 m.). Şekil 3.7. Q Sistemi, Destek Basıncı İle Kaya Kalitesi Arasındaki İlişki (Barton 1974)

43 43 Şekil 3.8 Q Sistemi, İksasız Açıklık İle Kaya Kalitesi Arasındaki İlişki (Barton vd.,1974) Şekil 3.9. Q Sistemi, İksasız Kendi Kendini Tutma Süresi İle Kaya Kalitesi Arasındaki İlişki (Barton vd., 1974)

44 RMR, Kaya Kütlesi Sınıflama Sistemi RMR ilk kez 1973 yılında Bieniawski tarafından geliştirilmiş, zamanla bunlar çeşitli değişikliklere uğramıştır. Bu değişiklikler 1974, 1976, 1979 ve son olarak ta 1989 da yapılmıştır (Bieniawski 1974, 1976,1979 ve 1989). Bu çalışmada en son hali RMR kullanılmıştır. RMR sisteminde 6 parametre kullanılmaktadır. Bunlar; 1- Kayacın tek eksenli basınç dayanımı veya nokta yük indisi 2- Kaya kalitesi tanımlaması ( RQD) 3- Süreksizlik aralığı 4- Süreksizlik durumu 5- Yer altı suyu durumu 6- Süreksizlik yönelimi düzeltmesi Bu parametrelere ait planlama durumu Çizelge 3.11 da gösterilmektedir. Bu yöntemde kayanın özgül niteliklerine göre her parametreye karşı gelen sayısal değerler ayrı ayrı tespit edildikten sonra toplam bulunmakta ve elde edilen bu sayı süreksizliklerin konumuna göre düzeltilmektedir. Düzeltilmiş toplam sayı RMR kaya kütle sayısı olarak tanımlanmaktadır. Jeomekanik sınıflamaya göre kaya kütleleri RMR değerlerine göre 5 sınıfa ayrılmaktadır. Yine bu sınıflamada her kaya sınıfı için destek türü, tünel kayasına ait kohezyon ve içsel sürtünme açısı ile ortalama desteksiz durabilme süresi tahmin edilebilmektedir.

45 45 Çizelge 3.8. RMR Sınıflama Parametreleri, Değişim Aralıkları ve Puanları (Beiniawski, 1989) No Paramete Çok iyi iyi Orta Zayıf Çok zayıf Kayaç Malzemesin NoktaYük ü Dayanımı >10MPa 4-10 MPa 2-4 MPa 1-2 MPa Düşük aralıklar için tek eksenli sıkışma dayanımı kullanılmalı 1 in Dayanımı Tek eksenli dayanımı >250MPa MPa MPa MPa 5-25 Mpa 1-15 MPa <1 MPa Puan RQD(%) <25 Puan Puan Süreksizlik aralığı >2m 0.6-2m Süreksizliklerin durumu m m mm <60 mm Çok kaba yüzeyler, sürekli değil, ayrılma yok sert eklem yüzeyleri Az kaba yüzeyler, ayrılma <1 mm, sert eklem yüzeyleri Az kaba yüzeyler, ayrılma < 1 mm, yumuşak eklem yüzeyleri Sürtünme izli yüzeyler veya fay dolgusu < 5mm veya 1-5 mm açıklıkta eklemler, sürekli eklemler Yumuşak fay dolgusu, >5 mm kalınlıkta veya açık eklemler >5 mm devamlı süreksizlikler Puan Tünelin 10 m lik kısmından gelen su Yok <10 It/dk <25 It/dk It/dk >125 It/dk 5 Yer altıısuyu Eklemdeki su basıncı En büyük asal gerilim >0.5 Genel Koşullar Tamamen kuru Nemli Islak Damlama Su akışı Puan Bu parametrelerden elde edilen RMR puanına göre, kaya kütlesi içinde açılacak yer altı boşluğunu destek sistemi, maksimum desteksiz açıklık süresi, kaya kütlesinin Elastisite modülü gibi değerler hesaplanabilmektedir.

46 46 4. ARASTIRMA BULGULARI 4.1. Arazi çalışmaları Arazi çalışmaları tünel kazısının ve yerinde yapılan deformasyon ölçümlerinin incelenmesi şeklinde tarihinde başlanmıştır. Bölge için daha önce İzmir Büyükşehir Belediyesi tarafından hazırlanmış olan mühendislik jeolojisi ve jeoloji haritaları, tünel güzergahında yapılan sondaj çalışmaları ve laboratuvar çalışmaları derlenmiştir. Süreksizlik incelemeleri ve deformasyon ölçümleri; I. Bölge, II. Bölge, III. Bölge, IV. bölge, V. Bölge, VI. Bölge, VII. Bölge olmak üzere 7 ana bölge içinde yapılmıştır. Her bir bölge için ISRM 1978 e göre süreksizlik ölçümleri yapılmıştır. Bu süreksizlik ölçümleri kazı sırasında kazı aynasında yapılmıştır. Her bir süreksizlik için; süreksizlik türü, yönelim, aralık, açıklık, devamlılık, süreksizlik duvarının durumu, dalgalılık, pürüzlülük, su durumu ve dolgu malzemesi incelenmiştir. Tünel kazısı sonrasında gerilmeleri hesaplamak amacıyla deformasyon ölçümleri yapılmıştır. Deformasyon ölçümleri tünel güzergahı boyunca iksalamadan sonra yapılmıştır. Ayrıca kazı çalışmaları da 7 yapısal bölge için ayrı ayrı yapılmış ve kazı aynaları litolojik ve jeolojik olarak incelenmiştir. Elde edilen tüm veriler doğrultusunda güzergahın 1/ 1000 lik mühendislik jeolojisi haritası hazırlanmıştır (EK-1) Sondaj Çalışmaları Tünel güzergahı boyunca MJKM tarafından 6 adet karotlu sondaj yapılmıştır. Bu sondajların yerleri ve sondaj derinlikleri Çizelge 4.1 de verilmiştir. Yapılan bütün sondajlarda, RQD (Kaya Kalitesi Tanımlaması), TCR (Toplam Karot Yüzdesi), SCR (Katı Parça Karot Yüzdesi) ve Jv (m 3 teki Eklem Sayısı) değerleri hesaplanmıştır. Bu değerlere göre hazırlanan sondaj logları EK- 2 ' de sunulmuştur.

47 47 Çizelge 4.1. Üçyol Bahçelievler İstasyonu Arasında Yapılan Sondajların Yerleri ve Derinlikleri Sondaj No Sondaj yeri Sondaj derinliği(m) SK SK SK 34A SK SK 35A SK SK S 33 nolu sondaj başlangıçtan 3 metreye kadar az ayrışmış andezit, 3-6,50 metreler arasında orta ve çok ayrışmış aglomera, 6,50-10 metreler arasında az ayrışmış andezit, metreler arasında orta ve çok yer yer az ayrışmış çatlaklı, çatlak yüzeyleri mangan ve kil sıvamalı andezit içinde geçmiştir. 20 ile 26, 35 metreler arasında ise az ayrışmış soğuma ve akma düzlemli andezitler içerisinde gidilmiştir. Genel olarak RQD değerleri orta değerlerdedir. S34 nolu sondaj başlangıçtan sonu olan 35 metreye kadar andezitler içerisinde ilerlemiştir. 25. metreye kadar orta ve çok ayrışmış akma düzlemleri belirgin çatlaklı,çatlakları kil dolgulu yer yer ezilme zonu içeren andezitleri kesmiştir metreler arasında ise az ayrışmış çatlakları kil sıvamalı andezitler içerisinde gidilmiştir. RQD değerleri düşüktür. S34A nolu sondajın tamamı orta ve çok ayrışmış andezitler içerisinde açılmıştır. Bu birimin litolojisini 12. metreye kadar az ayrışmış, akma ve soğuma düzlemli, çatlakları kil dolgulu andezitler, metreler arasını gri, orta derecede ayrışmış, çatlaklı, çatlakları pürüzlü ve kil dolgulu, kısmen boş andezitler oluşturmaktadır. RQD değerleri orta değerlerdedir. S35 sondajı 28 metre yapılmış ve tamamı andezitler içinde ilerlenmiştir. 9 metreye kadar orta derecede ayrışmış andezit, 9-14 metre arası az ayrışmış andezit, 14-18

48 48 metreler arasında tamamen ayrışmış andezit ve metreler arasında az yer yer orta ayrışmış andezitler geçilmiştir. RQD değerleri oldukça düşüktür. S35 A nolu sondaj genel olarak andezitler içinde ilerlenmiş olup, 4 metreye kadar az ayrışmış soğuma düzlemli andezit, 4-10 metreler arasında orta ve çok ayrışmış iri kristalli andezit, 10-11,50 metreler arsında aglomera, 11,5-35 metreler arasında orta ve çok ayrışmış soğuma düzlemli çatlakları kil dolgulu yer yer kille sıvanmış andezitler geçilmiştir. RQD değerleri düşüktür. S36 sondajında genelde andezitler hakimdir. İlk 6,5 metrede orta ve çok ayrışmış soğuma ve akma düzlemli aglomera, 6,50-8,50 metreler arasında andezitler, 8,5-25,5 metreler arasında az ayrışmış soğuma ve akma düzlemli çatlaklı çatlakları kil dolgulu andezit, 25,5 35 metreler arasında ise orta ve çok ayrışmış soğuma düzlemli kil dolgulu andezitler de ilerlenmiştir. RQD değerleri düşüktür. S37 sondajında ilk 10,5 metrede az ayrışmış akma ve soğuma düzlemli çatlakları kil sıvamalı andezitler, 10,5-19 metreler arasında orta ve çok ayrışmış çatlaklı, çatlakları pürüzlü kil dolgulu aglomera, metreler arasında orta ve çok ayrışmış andezit, 24-26,5 metreler arasında orta ve çok ayrışmış aglomera, 26,5-28 metreler arası andezit, metreler arasında orta ve çok ayrışmış gözenekli, çatlaklı, çatlakları kil dolgulu aglomera içerisinde ilerlenmiştir. Bu sondajlardaki tünel seviyesinde geçilen birimler, ray kotu ve RQD değerleri Çizelge 4.2 de verilmiştir.