BÖLÜM 11- TÜNEL JEOLOJ VE YARMA. Giri -Zeminlerin tünel açma yönünden

Transkript

1 İnşaat M P BÖLÜM 11- TÜNEL JEOLOJ VE YARMA M İçin eoloji Prof Giri -Zeminlerin tünel açma yönünden fland lmas -Tünellerde kar la lan olaylar ve sorunlar-tünellerde yap lan jeolojik çal malar-tünel açma yöntemleri- Yarmalar Osm sman sm SİVR Toplumlarda artan nüfusla birlikte gereksinimlerde artmaktadır. Enerji, ulaşım, taşımacılık, sulama ve benzeri gibi konular zaman zaman tünel açımını gerektirmektedir. Bu nedenle tünelcilik çalışmaları giderek önem kazanmakta, özel tekniğin ve teknolojinin uygulandığı yeni yöntemlerde belirgin gelişmeler sağlamaktadır. Tüneller, karalarda yada su içinde demiryolu ve karayollarınır kısaltmak, su getirmek, baraj yapımında nehir suyunuu çevirmek, içme ve sulama suyu getirmek, şehir pis sularını uzaklara götürmek ve trafiği hafifletmek, metro yapımı ve birçok amaçlar için yapılmaktadır G V jininya eol Ders İrtm Jeol Tüneller ekonomik bir maliyetle gerçekleştirilmelidir. KAYA YA Tünellerde ekonominin yanı sıra yapının sağlamlığı ve sağlamlığı etkileyen yerin jeolojisinin iyi bilinmesi gerekmektedir. Not tlar ar için t 1

2 Yeralt nda yatay veya e ik olarak yap lan iki ucu aç k bo luklara tünel, birtaraf aç k alana galeri, dik olarak yap lan kaz lara kuyu (baca- aft), a ya e imli olanlara ba, yukar do ru olanlara ba yukar, geni daire veya buna yak ekillerde olanlara oda, tünelin üstünde bulunan zemine örtü, ve bunun kal nl na da örtü kal nl ve tünel kaz lmas nda tünelden ç kan kitlelere pasa denir. İnşaat Mü Prof sman M İçin eoloji sm SİVRkaz eol Ders Jeol V İoşlu Tünel ya da galerinin en kesiti göz önüne alındığında kazı boşluğununğ alt kısmına Taban=Radye üst kısmına tavan=kemer, er yan kısımlara ise ayak=duvar, tavanın ayaklarla birleştiği kısma üzengi, üzengileri birleştiren çizgiye üzengi düzeyi üzengi düzeyi ile tavan arasındaasında kalan kısma kalot, taban arasındaki kısma ise stross, ss, adı verilir. Bir kerede açılan tünel uzunluğuna ise ano deyimi kullanılır. l KAYA BirYA Not tlar Kilit Üzengi Ayak Kemer Kalot Stross Üzengi Çizgisi Taban 2

3 Prof P r. sman M İçin Jeol İnşaat Müh. Osm sm SİVR eol Ders tlar eoloji Tünel ve Galerilerin Sınıflandırılması: lması: A) AMAÇLARINA GÖRE I. TRAFİK TÜNELLERİ a) Demiryolu tünelleri, b) Karayolu tünelleri, c) Yaya geçidi tünelleri, d) Denizaltı tünelleri, a) Alt geçitler II. ULAŞIM TÜNELLERİ a) Cebri boru tünelleri, b) Su ikmal tünelleri, c) Kanalizasyon tünelleri, d) Sanayi tünelleri, e) Halk hizmetleri tünelleri B) TÜNEL ÇİZGİSİNİN KONUMUNA GÖRE 1) Yamaç tünelleri, 2) Dağ içi-sıradağ içi tünelleri, 3) Akarsu civarı tünelleri, 4) Tepe altı tünelleri, 5) Tepe altı yanı tünelleri, 6) Su bölümü altı tünelleri, 7) Su altı tünelleri C) SU TABLASININ DURUMUNA GÖRE 1) Sulu tüneller, 2) Islak tüneller 3) Kuru tüneller. V İ KAYA YA Not 3

4 11.2. ZEM NLER N TÜNEL AÇMA YÖNÜNDEN SINIFLANDIRILMASI n aat Müh. Tünel aç lacak zemini, zeminin litolojisine (kaya türüne) ve su miktar na göre, yumu ak ve sert zemin diye 2 k sma ay rmak mümkündür. Yumu ak zeminlerde ekilde s fland labilir: Ak Zeminler: Toprak ve molozdan ibaret olan ve kaz ile birlikte akmaya ba layan zeminlerdir. Akma h, su içeri i ile orant r. Çok H zl Ak Zemin: Çimentosuz kum ve çak llardan ibaret zeminlerdir. Bunlar kuru iken de akarlar. Akan Zeminler: Killi ve siltli zeminlerdir. Bu tip zeminlerde çamur akmalar görülür. an nzemin: Kil ve siltler daha az ihtiva ederse, buna s an zemin denir. Bas nç alt nda k lmazlar. Fakat kabar r, dalgalan rvek vr rlar. en Zemin: Bunlar bilhassa bentonit karakterinde kil minerali kapsayan zeminlerdir. Bu zeminler su al nca er ve hacimleri artar. Prof. Dr. M çin eoloji Osm sman sm S VR Jeol V e eol Ders KAYA irẏa YA Not lerlet tlar Yumu ak Zeminlerde Tünel Aç lmas : Yumu ak zeminlerde tünel açma lemi ba lay nca, tavan ve yan duvarlar kendi kendilerini tutamazlar. Tabanda kabarma ve çukurla ma meydana gelir. Tavan ve yanlar çökmeye KAba lar. Taban ve yanlar n desteksiz durabilme kabiliyetine kemerlenme denir. Kemerlenme kayaçlar n cinsine ba r. Kemerlenme, sert killerde 1 gün; kum ve çak llarda s rd r. Yumu ak zeminlerde tünel aç rken kar la lacak en büyük güçlük, yer alt suyundan ileri gelir. Bu su rsçe it çe itli yollarla uzakla r. Sert killer ve do al çimentolu kum ta lar yeterli dirence sahip olduklar ndan ço unlukla deste e ihtiyaçlar yoktur. Çok ak zeminlerde yap lan tünel ve galerilerde tavan ve yanlar ah ap yada çelik kiri lerle kaplanmal r. Sert (Sa lam) Zeminlerde Tünel Açma: Tünel ve galeri aç nda tavan desteklemek gerekmezse böyle zeminlere sa lam zeminler ad verilir. Bu zeminlerde az çatlakl, çatlakl, k kl, fayl, parçalanm ve ayr bölgeler veya killi, kumlu yumu ak k mlar bulunabilir. Bu tür gev ek k mlar destekle korunurlar. Sa lam zeminlerde tünel aç rken, kaya patlamas ve kemerlenme gibi olaylarla kar kar ya kal r. 4

5 İnşaat Müh. İ Kaya patlamas : yer kabu u içinde bulunan kayaçlar, kökeni çe itli nedenlere ba lanan bas nç ve gerilmelerin etkisi alt nda bulunurlar. Bilhassa derinlerde galeri aç rken bas nç alt ndaki kayalardan malzeme al rken, kaya patlamas meydana gelir. Bu olayda irili ufakl kaya parçalar rlad nda ölüm ve yaralanma olaylar meydana gelebilir. Ancak bu olay her zaman meydana gelmez. Kemerlenme: Kayaçlar n içindedepoedilmi bir gerilme olmasa dahi, tünelin aç lmas ile beraber bir bo luk meydana gelir ve gerilmeler dolay yla kütleler bu bo lu a hareket etmek isterler. Fakat bu kütleler birbirine dayan r, bu hareketi bir dereceye kadar önlerler. Bu hareketler, destek ve kaplamalarla Prof. Dr. önlenmeye çal r. Kemerlenmeye bir çok faktör etki yapar. Bunlar, tabakalar n yap, faylar, k klar, kayaçlar n türü vs. Kemerlenmeye etki yapan faktörler unlard r: Masif çatlaks z sert kayaçlarda, kemerlenme fazlad r. er tabakalar yatay ve kal n ise,azçatlakl ise, kaplama yap lmadan ilerlenebilir. Çatlak aral klar tünel geni li inden az ise, üstten dü me olur. Bu durumda kaplamaama yap r. er tabakalar çok ince, çatlaklar s k ise, kemerlenme yukar ya do ru geli ir. Bu durumda tavan desteklerle tutturulur. Tabakalar dik ise kemerlenme su durumuna ba r. er tabakalar e imli ise, a sökülme ve kemerlenme, çatlak sistemlerine, tabakalar ne e im aç na ve tünelin üstündeki yüke ba r. Osm sman sm SİVR İçin Jeol eol Ders tlar V İ YA eoloji Zeminlerin Tünel Açma Yönünden Sınıflandırılması: A) Yumuşak zeminler (litoloji ve su rol oynar) 1. Akıcı zemin, 2. Akan zemin, 3. Çok hızlı akan zemin, 4. Sıkışan zemin, 5. Şişen zemin. KAYA YA B) Sert zeminler (Litoloji ve süreksizliklere göre) 1) Som ve çatlaksız zemin, 2) Orta derecede çatlaklı zemin, 3) Çatlaklı zeminler, 4) Çok çatlaklı zeminler, 5) tamamen parçalanmış zeminler Not Kaya ve Zeminde Tünellerdeki Sorunların Karşılaştırılması Kayada Tünel Açma Zeminde Tünel Açma Gerilmeler fazla Gerilmeler az Duraylılık fazla Duraylılık az Geçici su sorunu Devamlı su sorunu Masraf az Masraf çok. 10 5

6 İnşaat Müh TÜNELLERDE KAR ILA ILAN ÖNEML OLAYLAR ve SORUNLAR Kayaçların ayrışması, aşınması, taşınması ve uygun ortamlarda birikmesiyle meydana gelen zeminlerde tünel açılmasında karşılaşılan olaylar zemini oluşturan malzeme türü ile yakından ilgilidir. Tünel açma işlemi başlayınca genellikle tavan ve yan duvarlar kendini tutamaz, açılan tünel boşluğuna akarlar. Bu tür zeminler daha çok toprak, moloz, çakıl vekumlardanoluşmuştur. Akıcı çok hızlı akıcı zeminler olarak isimlendirilirler. Prof. Dr. Zeminlerde tünel açılırken meydana gelen olaylarda en büyük rolü yeraltı suyu oynar. Akıcı, çok hızlı akıcı zeminlerde tünel duvar ve tavanının desteklenmesi gerekir. Destekleme, kazı sırasında ahşap, çelik kiriş ya da çelik levhalarla yapılır ve kazı ile birlikte bunlarda ilerletilir. ilir Su içeriği çokd düşük kil ve çimentolu kumtaşlarının yeterikadar kesme ve basınç dirençlerine sahip olmaları nedeniyle hemen desteklenmelerinier gerektirmez. Bununla beraber emniyet açısından desteklemeeme yapılabilir. Osm sman gsm SİVR M İçin eoloji Tünel ve galerilerde kar la lan lan Olaylar 1) Gerilmeler: Jeol eol Ders V İ KAYA YA Sert kayalarda tünel açılması esnasında, kökeni değişik ğ ş nedenlere bağlı, çeşitli olaylarla karşılaşılır. Bu olayların meydana gelmesindeki ana etken kayaların içinde bulunan gerilmelerdir. Bu gerilmelere doğal gerilmeler denir. Doğal gerilmeler, yer çekimi, kalıcı gerilmeler ve su basınçlarınınarın etkisi ile oluşur. Yer çekimi gerilmesi kayaların ağırlığından, su basınçları ise kayaların içerdiği boşlukların su ile dolmasıyla oluşur. Kalıcı (Rezüdüel) gerilmelerdir. gerilmeler; yerçekimi ve su basınçları dışında kalan Kalıcı gerilmeler; Fiziko - kimyasal olaylar (kabarma, büzülme, genleşme, şişme vb.), Buzul erimesi ve kayaların erozyonu, Sedimantasyon Tektonik hareketler, Magmatik faaliyetler, Metamorfizma faaliyetleri ya da yeniden kristallenme, Nedeni iyi bilinmeyen bazı olaylar sonucunda oluşmaktadır. ğ nya Not tlar kalant 6

7 Prof. 2. Sekonder gerilmeler (kazı sonrası): Doğal gerilmeler altındaki kayaçlarda yapılan kazılarda oluşan yeni gerilmelere ikincil gerilme denir. Sonuç olarak yeraltı yapısı çevresinde üç zon oluşmaktadır. Bu zonlar dıştan içe doğru; Kazıdan etkilenmiş bölge (elastik bölge), Koruyucu bölge, Plastik bölge (gevşeme zonu): Bu zonda kohezyon ve içsel sürtünme açısı etkilenmemiş kayaca göre daha düşük değerler verir. İnşaat Müh. P Dr sman M İ Osm 3. Tersiyer Gerilmeler sm SİVR İçin eoloji eol Ders 2) Kaya Patlamaları Jeol V İerde, Doğal gerilmelerin etkisi altında bulunan kayalarar içinde açılan tünellerde, le kazı türü ve hızına bağlı olarak tavan, taban ve yan duvarlarda, birkaç kg dan yüzlerce kg ağırlığındaki kayaların birden bire patlayarak tünel boşluğuna düşmelerine kaya patlamaları denir. KAYA Küçük parçalar halinde olanlara kaya fırlamaları (popping), büyük parçalar halinde olanlara kapak atma, ani patlama (bumping), denir. YA Kaya fırlama ve patlamalarına doğal gerilmelerin etkisinde jeolojik koşulların da rolü büyüktür. Farklı dirençteki kayaların birlikte olmaları ve kırıklarınvarlığı kaya patlatmalarına etki olan faktörlerdendir. Kaya patlamaları, mikaşist merceği, magmatik damar yada kırık zonunaenyakın yerlerde gelişmektedir. Not tlar 7

8 3. Kemerlenme Kayaçlar içinde bir kazı yapıldığında, gerilmelerin etkisi ile kayaçlar açılan boşluğa doğru hareket etmek isterler. Kayaçlar bu hareketi birbirine dayanarak bir dereceye kadar önlerler ve sonuçta denge oluşur. Bu denge haline kemerlenme denir. P Dr. İnşaat Müh. Prof. Kemerlenme kayaçlarda açılan boşlukların destek gerekmeden durabilme özelliği olarak da tanımlanabilir. Kemerlenme kayaçların; 1. Litolojik ve yapısal özelliklerine, 2. Yapısal özelliklerinin doğrultu ve eğimi ile tünel doğrultusu arasındakiak ilişkiye, Osm sman SİVR M İçin Jeol 3. Desteksiz kalan kısmınuzunluğuna bağlı olarak değişir. 4 Aşırı Sökülme eoloji De V İme KAYA Yeraltı kazılarında profil fazlası kazılara aşırı sökülme denir ve olması istenmeyen bir olaydır. Bununla beraber çoğu zaman yer altı kazılarında; 1. Kayanın türüne, 2. Ayrışma derecesine, 3. İçerdiği süreksizliklere, 4. Tünel çapına, 5. Tünel açma yöntemine, 6. Destek şekline ve denir YA 7. Kullanılan patlayıcının etkisine bağlı olarak % 0-56 arasında değişik oranlarda meydana gelir. Aşırı sökülme; tünel maliyetini etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Tünelin tamamlanması için, kaplamanın dış kısmındaki boşlukların doldurulması ve ana kaya ile bağlantısının yapılması gerekir. Bu ise ek çalışmayı dolayısıyla maliyeti artırır. Bu nedenle tünel açılmasında işveren ile firma arasında anlaşmazlıklara neden olur. YA ot tlar 8

9 Tabakalanma gösteren kayaçların Düşey, eğimli ve yatay tabakalanma sunmasına bağlı olarak gözlenen aşırı sökülme oranları Prof. İnşaat Müh. P Dr. sman M İçin eoloji Osm sm SİVR 17 Tünel ve galerilerde kar la lan lan sorunlar 1) Su Sorunu Tünel ve galerilerin açılışında daima su problemleriylekaşı karşış karşıya kalınabilir. Bu da güç ve pahalı sonuçlar doğurur. Bu nedenle suyunun her bakımdan özelliğini iyi belirleyip ona göre tedbir almakta büyük kazanç vardır. Etkileri; 1. Şişme, kabarma ve heyelan oluşturabilir, 2. Isısı, cinsi ve içindeki ergimiş maddelerle betona ve çeliğe zarar verir, 3. İlerlemeyi engeller. Uzaklaştırması için; 1. Sondajlarla seviye düşürülür, 2. Tünel tabanında kanalla dışarıya atılır, 3. Yapılan yan galeriler ile dışarıya atılır. Jeol eol Ders V İ KAYA YA zelliğiniya Not tlar 18 9

10 2) Isı Sorunu Isı çalışmayı güçleştiren etkenlerden biridir. Bu nedenle derinlerde açılan tünellerde jeotermik gradyan nedeniyle ısının yüksek olacağı bilinen bir gerçektir. Dolayısıyla tünellerde ısı probleminin çözümü, tünel açılması ile ilgili yapılan ilk çalışmalarda göz önüne alınması gerekli konulardan biridir. İnşaat Müh. Yerkabuğunda yapılan çalışmalar her 100 m. derinlik için ortalama sıcaklık artışının1.8-3 C derece arasında değiştiğini göstermektedir. Tünellerde sıcaklığı yükseltir. Başkaca kimyasal reaksiyonlar (oksidasyon, ayrışma, mineral dönüşümleri) Kayaçların iletkenliğine Topografyaya Tabakaların doğrultu ve eğimine Tünelin uzunluğunauğu ve, YAS durumuna bağlıdır. Prof. Dr. Osm sman SİVR M İçin Jeol V İğişik 3) Gaz Sorunu Tünellerde, atmosferi oluşturan karakteristikik gazlar dışında değişik orijinli çeşitli gazlarla karşılaşılabilir. Bu gazlar karbondioksit, oksit, karbonmonoksit, onok metan, hidrojen sülfür, kükürt dioksit, su buharı bazen hidrojendir. Gazlar YA tünellerde çalışma koşullarını zorlaştırır. Bunlar: Zehirli gazlar, Yanıcı gazlar, Patlayıcı gazlar, Diğer gazlar olabilir. Karbondioksit: Karbon monoksit Metan: Kükürt dioksit Hidrojen sülfür eoloji Ders KAYA YA Not tlar 10

11 İnşaat Müh. Tünellerde Jeolojik Yap n Etkisi: Tabakalar n durumu, k vr ekilleri (antiklinal ve senklinal); tünel eksenine ve kemerine farkl bas nç gerilmesine, yer alt sular n etkisine ve kaçmas na etki eder. Örne in antiklinallerin tepesinde gerilme çatlaklar bulunur ve bu çatlaklar n etkisiyle kemerlenme zay flan r, bu durumda da YASS a dad r. Buna kar k senklinallerde kemerlenme iyidir. Fakat YASS yüksek olur. Bundan dolay tünellerin, antiklinallerin ve senklinallar n kanatlar nda yap lmas tavsiye edilir. Tünellerde Su Problemi: Yerkabu u içinde denge halinde bulunan yeralt sular tünel aç p, bo luk meydana getirilince su ak nda da bir hareket ba lar ve yeralt su ak bu bo lu a yönelir. Bundan dolay ; yüzey jeolojisi etütlerinde ve sondajlarda YASS ara r. Tünelin YASS nin üstünde kalmas na dikkat edilir. Bu mümkün olmazsa YASS sondajlarla dü ürülür yada tünel içinden kanallarla at r. Tünellerde Gaz Problemi: Tünellerde, dinamit patlamas sonucu veya do al olarak çe itli gazlar bulunur. Bu tür gazlar n uzun tünellerde çal an insanlar için önemli tehlikeler olu tururlar. Uzun tünellerde ve maden i letmelerde bu tür gazlar ve pis hava, baca veya emicilerle d ar at r. Tünellerde Is Problemi: Derin tünellerde çal may güçle tirir ve kan dola na etki eder. Bu Oumi: nn ayarlanmas gerekir. Prof. Dr. Osm sman M İçin eoloji sm SİVR V İ YA eol Ders Jeol Jeolojik yapıların tünel açılmasına etkileri KAYA l)ya Not tlar ı Kayaçların jeolojikyapısı denilince akla süreksizlikler sizlikler (tabaka, fay, çatlak, fissür, şistozite vb.) ve kıvrımlar (antiklinal, senklinal) akla gelir. Tünel açmada, süreksizliklerin doğrultu ve eğimi, kıvrımların eksen doğrultusu ile tünel doğrultusu arasındaki ilişkiler önemlidir. Doğrultuların birbirine paralel ya da dik olmalarına göre değişik olaylar meydana gelmektedir. 11

12 1. Tabakalar n etkisi Tabakaların yatay, düşey ve eğimli olması, tünellerde değişik gerilmelerin ve bu gerilmelere bağlı olarak değişik olayların meydana gelmesine neden olur. Ayrıca süreksizliklerin çatlak ara uzaklıkları,doğrultu ve eğimleri de önemlidir. Pr İnşaat Müh. P sman M İçin Jeol Osm sm SİVR 2. Fayların etkisi Faylar, kayaçların içerdiği makroskobik yapısal özelliklerden biridir. Oluşumlarında kayaçları etkiyen gerilmelerin rolü büyüktür. Doğada görülen fayların pasif veya aktif olmaları, Fay düzlemlerinin eğim doğrultusu ile tünel doğrultusu arasındaki ilişki, Fay zonunun genişliği, dolgu maddesinin türü ve kalınlığı, Fayın her iki tarafında su etkisi ile oluşabilecek farklı hidrostatik basınçlar, Birbirini kesen fayların bulunması, Fay dolgularındaki killerde şişme ve kabarmalar ve Fayların aktif olmaları durumunda ise hareketler tünel desteklerini bozacak büyüklükte gerilmelerin oluşmasına neden olabilir. eoloji Ders V İa KAYA YA Not tlar 12

13 3. Yamaçlarda açılan tüneller Yamaçlarda açılan tünellerde, yamaç duraylılığının çok iyi araştırılması gerekir. Süreksizliklerin yamaç içine yada dışına eğimli olması, tünele gelen gerilmeler ve duraylılık açısından önemlidir. Pro İnşaat Müh. P sman M İçin eoloji Osm sm SİVR 4. Kıvrımların etkisi Jeol eol Ders V İasın KAYA YA Kıvrımlı kayaçların bulunduğu bir sahada tünel açılması esnasında, kıvrım türüne bağlı olarak değişik gerilmeler ve olaylarla karşılaşılır. Doğada görülen kıvrımların en belirginleri antiklinal ve senklinallerdir. ir. Tünel ve kıvrım eksenlerinin birbirine dik olması durumunda duraylılık açısından en uygunu, tabaka eğimlerinin, tünelin açılma yönünde olduğu haldir. Tabakaların tünelin girişine doğru eğimli olması, tünel kazısında patlatma ve ilerleme için kolaylık sağlar. Ancak bu durumda kazı ayna vetavanında çatlak ve tabaka yüzeylerine bağlı olarak, tünel içine doğru blok kaymaları olabilir. Tünel ekseni ile tabaka doğrultularının dik olması durumunda, kazı (tünel) duvarlarında duraylılık sorunları ile karşılaşma olasılığı çok azdır. ir.eya Not tlar (tünel)t 13

14 n aat Müh TÜNELLERDE YAPILAN JEOLOJ K ÇALI MALAR Bir bölgede tünel aç dü ünüldükten sonra, ekonomik analiz çal malar yla beraber, jeolojik ara rmalarda ba lar. Maliyet bir çok faktörlerin fonksiyonudur. Bu faktörlerin en önemlileri; tünel aç lacak yerin jeolojik ve hidrojeololjik artlar, tünel uzunlu u- ekli-çap r. Ön Ara rmalar: Temel ön ara rmalar, topo rafik ve jeolojik haritalar üzerinde ba lar ve kabaca güzergah tayin edilir. Tünel giri -ç, buralara gelen yükler, olmas muhtemel kaymalar, örtü kal nl, kayaçlar n süreksizlikleri, cinsleri, hidrojeolojik artlar, gaz problemleri vs. ele al r. Ayr nt Çal malar: Bu çal malarda tünel içerisinde bulunmas muhtemel kütlelerin derinlikleri, kaya türleri, yap sal özellikleri, mekanik özellikleri, ayr ma kaz labilme nitelikleri tayin edilir. Kütlelerin kaz labilme dereceleri; sert vede Dyumu ak olmalar na, su ile doygun bulunmalar na ve ayr ma derecesine ba r. Ayr ca yer alt sular n durumu, sular n etki yapabilece i erimeye kar duyarl kayaçlar n varl n bilinmesi gerekir. Ayr ca tünelden kan malzemenin ise yaray p yaramayaca n bilinmesi gerekir. Prof. Dr. Osm S VR M çin eoloji. Osm sman Jeol V YA eol Ders D KAYA daya s Not tlar Yap lan bu çal malar haritalar üzerine i lenir ve gerekti inde güzergah de tirilebilir. Bu çal malar s ras nda, sondajlardan ç kan örnekler üzerinde laboratuarda çe itli deneyler yap larak, kayaçlar nçe it ve özellikleri belirlenir. en Tünel aç rken ve aç ld ktan sonra tünel içinde rastlanan rsolojik jeolojik özellikler 1/50 veya 1/100 ölçekli haritaya i lenir. Tünelin içinde gözlenilen çe itli özellikler (kayaç türleri, ayr ma dereceleri, tabakalar n çe itli özellikleri, süreksizlikleri, k k, çatlak, faylar, vr mlar, bo luklar vs) haritaya i lenir. Su debileri ölçülür, tünel içi çal malar sonucu hangi bölgelerin tahkim edilece i, ne tür tahkimat (ah ap,beton) kullan laca,zemins rlar gösterilir. aylar,t 14

15 İnşaat Müh. İ 8) Tünel Jeolojisi Çalışmaları: A- Ekonomik analiz Çalışmaları 1) Tünel açılacak yerin jeolojik ve hidrojeolojik koşulları, 2) Tünelin uzunluğu, şekli, çapı ve derinliği, 3) Kaplama cinsi, 4) İşçilik giderleri ve çalışılan günler, 5) Makinelerin arızalanması vb. B- Jeolojik Araştırmalar: 1) Ön jeolojik araştırmalar, 2) Ayrıntılı jeolojik araştırmalar, 3) Tünel açılırken yapılan çalışmalar, 4) Tünel bittikten sonra yapılan çalışmalar. 1) Ön jeolojik araştırmalar 1) 1/25.000, 1/10.000, 1/5.000 ölçekli haritalar, 2) Hava fotoğrafları, kesitler, jeofizik, sondaj vs. 3) Yayınlar vs. 4) Kayaların türleri, dokuları, litolojisi, düşey ve yanal değişimleri, kristallenme ve çimentolanma dereceleri, 5) Jeolojik yapı, süreksizlikler, çatlak aralıkları, dolgu türü, porozite vb. 6) Kayaçların fiziksel, mekanik, elastik ve teknolojik özellikleri 7) Örtü kalınlığı, ğ çeşitli gerilmeler ve tünele etkileri 8) Hidrojeolojik jik durumum Prof. Dr. sm 9) Isı ve gaz durumları, 10) Depremsellik. Osm sman SİVR İçin eoloji Jeol 2) Ayrıntılı jeolojik araştırmalar Kayaların derinlikleri, litolojik ve yapısal özellikleri, mekanik özellikleri, eri ayrışma durumu vs. Şişme- kabarma, Karstlaşma, Çatlama, oturma vb. Kazı malzemesinin kullanılabilirliği, YÜS ve YAS larının kaplamaya etkisi, Su ve taş örneklerinin analizi, Yerinde deneyler, Kayaların kazılabilme dereceleri, destek türleri, tünel çapı ve şeklinin belirlenmesi. eol Ders Not tlar V KAYA YA İözellikle Ortamın jeolojik özelliklerinin 1/50, 1/100 ölçekli kesitlere işlenmesi. t 3) Tünel Açılırken Yapılan Jeolojik Çalışmalar 4) Tünel bittikten sonra yapılan çalışmalar 1. Tünel içi kesiti, 2. Destek ve sağlamlaştırma açısından sınıflama, 3. Aşırı sökülme yüzdeleri 15

16 11.5. TÜNEL AÇMA YÖNTEMLER Kayalarda Tünel Açma Yöntemleri Zeminlerde Tünel Açma Yöntemleri Pr n aat Müh. P sman M çin Jeol Osm sm S VR 31 eoloji Der A- Kayalarda Tünel Açma Yöntemleri Kayalarda açılan tünel açma yöntemleri iki ana grupta toplanır. I. Kazı, delme ve patlatma yöntemi 1) Tam kesit (kemerlenme süresi uzun) 2) Kalot-stross yöntemi (kemerlenme süresi kısa olan kayalarda) 3) Çok galeri yöntemi (zayıf kayalarda) a) Yan galeri yöntemi b) Kemer galeri yöntemi. II. Tünel açma makineleri ile 1) Tam kesit tünel açma makineleri 2) Parçalı kesit kazı makineleri V KAYA YA Not tlar 16

17 B- Zeminde Tünel Açma Yöntemleri Zeminde açılan tünellerde uygulanan tünel açma yöntemleri başlıca iki ana grupta toplanır. P Dr. İnşaat Müh. I. Zemin iyileştirilmesi: 1) YAS düzeyinin düşürülmesi, 2) Enjeksiyon, 3) Zeminin dondurulması, 4) Basınçlı hava ile. Prof. II. I. Makine ile tünel açma; 1) Aç-kapa yöntemi (Örtü kalınlığı <10m) 2) Kalkan yöntemi (Örtü kalınlığı >10m) Osm sman SİVR M İçin Jeol eoloji eol Ders tlar V İ YA KAYA YA Not 17

18 İnşaat Müh. I. Delme-Patlatma ile Tünel Açma Bu yönteme alışıla gelmiş yöntem veya klasik yöntem de demektir. Yöntem 100 yılı aşkın bir süredir aşağı yukarı aynı şekilde sürdürülmektedir. Bu nedenle çok iyi bilinen ve oldukça güvenli bir yöntemdir. Hemen her türlü kaya şartlarında başarı ile kullanılmakta ve uygulanabilmektedir. Delme ve patlatma yöntemiyle tünel açma, sırasıyla aşağıdaki işlemleri içeren evrelerin tekrarı şeklindedir: Prof. Dr. Önceden kararlaştırılmış bir şekle göre aynada patlatma deliklerinin açılması, Bu deliklerin önceden kararlaştırılmış cins ve miktarda patlayıcıyla doldurulması, du Deliklerin ateşlenmesi, Oluşan gazın alınması için havalandırma sağlaması, Düşme ihtimali olan gevşemiş kayaların düşürülmesi, Yeni ilerlenen kısma gerekiyorsa iksa yapılması, Pasanıntaşınması, ntaşınma Osm sman SİVR M İçin Jeol eoloji eol rs tlar V İ YA KAYA YA Not Aynada jumbolarla patlatma için deliklerin açılma aşamasının görünümü 18

19 Delme- Patlatma ile Tünel Açmanın Üstünlükleri Yıllardan beri uygulamış olmasının verdiği tecrübe, Gerekli ilk malzeme teçhizatının ucuzluğu, Her türlü kaya şartlarına uygulanabilmesidir. P Dr. İnşaat Müh. Bu üstünlük kaya şartlarının tünelgüzergahı boyunca değiştiği durumlarda (fay zonlarının, ayrışma zonlarının bulunması, kayacın basınç mukavemetinin çok değişmesi gibi) veya çok yüksek mukavemetli kayalarda uygulanabilecek tek yol olabilir. Prof. Yöntemin Sakıncaları 1. Uzun zaman alır, ilerleme yavaş olur. 2. Aşırı sökülmenin önüne geçilemediğinden tünel çapını ve şeklini aynen sağlamakam oldukça zordur. 3. Ne kadar hassasiyet gösterilirse gösterilsin, patlamanın sebep olduğu gevşemelerdenerden kaçınılmaz. M İçin eoloji Osm sman sm SİVR Jeol eol Ders II. Makine ile Tünel Açma V İ KAYA YA 1950 li yıların ortasından kayada tünel açma makinelerinin geliştirilmesi ve kullanılmaya başlanması ile tünel açımında yeni devir başlamıştır. İşçi maliyetlerinin giderek artması ve daha hızlı tünel gerek duyulması, ı,ya bir açımına tünel açma makinelerinin ortaya çıkmasının esas sebepleriepleri arasındadır. Tünel açma makineleri iki türlüdür; Tam Kesit Tünel Açma Makineleri Bir tam kesit tünel açma makinesi ön yüzüne çeşitli cins ve sayıda a kesicilerin yerleştirilmiş olduğu dönen bir kafa ile içinde gerekli cihazların ve kumanda bölümünün olduğu gövdeden ibarettir. Yarım Kesit Tünel Açma Makineleri Bu makinelere ayrıca "Kollu Tünel Açma Makineleri" de denir. Kollu tünel açma makineleri genellikle palette olup, bir kol üzerinde dönen küçük bir ınt kafaya yerleştirilmiş kesiciler yardımı ile kayayı keserek ilerler. Tünel Açma Makinesi Seçiminde, Kayaların 1) Sertliği, 2) Basınç direnci (yaklaşık 1000 kg/cm 2 ) 3) Kemerlenme süresi, 4) Kazılabilme ve tünel açılabilme özellikleri bilinmelidir. Not tlar 19

20 ún üa at P M üh. ú Os çi ma n n Je S ol úv oj Rú id K er AY A s N ot la rö Tam m Ke Kesit ve e Kollu Tün Tünel Açma Makinelerinin görünümü Makine ile Tünel Açma Yöntemlerinin emlerinin Üstü Üstünlükleri ri Düzgün, pürüzsüz bir yüzey elde edilir. Bu şek şekildeki ki bir kesit kesit en n yüksek yük uyg dağılımı dağılım sağlar, ar duraylılığı ve gerilmelerin tünel etrafında en uygun Patlama tahribatı olmadığından tünel etrafındaki kaya ilk hali ha ile kalır. r. Bunu Bunun sonucu olarak daha az iksa gerekir, Patlama yönteminde kaçınılmaz olan aşırı sökülme, eklem sıklığına ığına vve konuma o erec bet bağlı olarak, ya yoktur ya da çok azdır. Böylece kaplama için gerecek beton ve kaplama miktarı daha az olacaktır. Daha az insan gücüne ihtiyaç vardır, işçi sayısı azaldığından birim insan başına baş na düşen ilerleme ve iş güvenliği artmış olacaktır. 20

21 TÜNEL AÇILIRKEN YAPILAN İŞLEMLER 1) Tünelin kazılması, İnşaat Müh. P Dr. sman Prof. 2) Gerekli hallerde destek uygulanması, 3) Kazılan malzemenin taşınması, 4) Drenaj, havalandırma, aydınlatma, kaplama, izalasyon. M İçin Jeol Osm sm SİVRneli eol Ders tlar V İ YA eoloji Sar yer-çay rba Karayolu Tüneli KAYA YA Not 21

22 P rȯlu n aat Müh. Pr M çin Jeol Osm Sar yer-çay rba Karayolu Tüneli güzergâh jeolojik-geoteknik zemin kesiti (Y ld m, 2010) sman sm S V YA eol eol tlar YA t 22

23 ún üa at P M üh. ú Os çi ma n n Je S ol ú V oj R ú SarÕyer Õyer giriúi KA Y A s N ot la rö øç kaplama çalõúmalarõ 23

24 Prof. n aat Müh. P D sman Dü ey deplasman Yatay deplasman M çin Jeol Osm Gerilmeler sm S VR eoloji eol tlar V YA KAYA YA Not 24

25 P sman S VR n aat M çin Jeol eoloj eol tlar V YA AYA YA Not 50 25

26 n aat M h. P sman M çin Jeol TEŞEKKÜRLER sm S V YA Osm 51 eol tlar YA t 52 26

27 Pro n aat Müh. P sman M çin Jeol Osm sm S V YA eol eol tlar AYA YA TEŞEKKÜRLER ot 54 27

28 n aat Müh. P sman M çin Jeol TEŞEKKÜRLER Osm sm S VR 55 eol eol tlar V YA YA TEŞEKKÜRLER t 56 28

29 n aat M çin Jeol eol P sman sm S VR 57 eol tlar V YA YA TEŞEKKÜRLER t 58 29

30 n aat Müh. P Osm sman M çin Jeol sm S V YA 59 eol eol tlar YA t 60 30

31 n aat M çin Jeol P sman sm S V YA 61 eol tlar YA t 62 31

32 Prof. n aat Müh. P D sman M çin Jeol sm sm S VR 63 eoloj eol tlar V YA YA TEŞEKKÜRLER t 64 32

33 n aat Müh. P sman M çin Jeol TEŞEKKÜRLER Osm sm S VR 65 eol eol tlar V YA YA TEŞEKKÜRLER t 66 33

34 n aat Müh. P sman M çin Jeol TEŞEKKÜRLER sm S V YA Osm 67 eol eol tlar YA t 68 34

35 URFA SULAMA TUNEL ÖRNE P Dr. n aat Müh. M çin Jeol Betonla kaplanm, çap 7.62 m, uzunlu u 26.4 km. Osm Dünyan nen uzun sulama tünellerinden biridir. sman sm S VR eoloj eol rs tlar V YA KAYA YA Not 35

36 11.6. YARMALAR n aat Müh. Üstü aç k b rak lan, büyük hendek eklindeki kaz lara yarma denir. Sert Zeminlerde Yarma Açmak: Yatayyadaçokaze imli tabakalar içinde aç lan bir yarma da ancak donma sonucu duvarlardan az veya önemsiz miktarlarda moloz dökülebilir. E imli tabakalarda ise bazen kaymalar meydana gelebilir. Ayr ca yarma yamaçlar ndaki k k ve çatlaklar kaymalar için önemlidir. Yarmalarda duvarlar ender olarak dik rak r. Genellikle simetrik olarak evlendirilir. Yumu ak Kayaçlarda Yarma: Kil, kum, silt gibi yumu ak malzeme içinde yarma aç lmas halinde, daha çok harfiyat n yap lmas gerekir. Bunlarda çok dü ük aç evlerin yap lmas tercih edilir. Killi formasyonlarda aç lan yarmalarda, üstten gelen ya mur sular içeri zarak dengeyi bozar ve kaymalara sebep olur. Bu durumda yarmalar n tepesinde hendekler aç larak sular (kanallar aç larak) drene edilir. Prof. Dr. Osm M çin eoloji sman sm S VR Jeol eol Ders tlar V YA KAYA YA Not 36