YAMAÇTA GÜVENLİĞİN SAĞLANMASI

Transkript

1 T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ Kozmetik yöntemler Yüzeyi Örtme, Çatlakları Doldurma, Dondurma Yamaç Geometrisini Değiştirme Kazı, Dolgu, Kademelendirme Suyun Kontrolü Yatay akaçlama, Düşey Akaçlama, Kuyular Yapısal Destek Sağlama Yanal (pasif) Kazıklar, Duvar, Payanda, Ankraj, Çivileme, Saplama Zemin Özelliklerini İyileştirme Kimyasal, Isıl İşlemler, Yüksek Modüllü Kolonlar, Enjeksiyon Ertan BOL 1

2 Su, her tür yamaçta duraylılığı etkileyen en önemli etkendir. Yeraltı ve yerüstü sularının yokluğunda kitle hareketlerinin oluşması çok özel koşullarda gerçekleşebilir. Bu nedenle sorunlu her tür yamaç ve şevde mühendislik dilinde drenaj olarak değinilen işlemler öncelikle göz önüne alınır. Bunun nedeni suyun sadece boşluk/çatlak suyu basınçlarını etkilemeyip, aynı zamanda yüzdürme etkisi ile kitlenin ağırlığını azaltarak direnen kuvvetleri dolaylı olarak düşürmesidir. Su kontrol çalışmalarını: (a)yüzeysel önlemler (b)derinde alınan önlemler, (c)özel uygulamalar olarak düşük maliyetten pahalıya giden üç kümede düşünmek doğru olacaktır. Ertan BOL 2

3 Drenajda işlemin yüksek maliyet her zaman en uygun çözümü vermeyebilir. Daha basit bir deyişle, doğru seçim yapıldığında en basit bir önlem en pahalı yöntemden daha iyi sonuç vermektedir. Önemli olan öncelikle suyun yerini, türünü, etkinliğini doğru olarak saptayabilmektir. Kayada hızla yükselen çatlak suyu basınçlarını aynı hızda düşürmek mümkün olmaktadır. Zeminde ise bu düşüş her zaman istenen hızda sağlanamayabilir. Ertan BOL 3

4 Yüzeye Yakın Bölgelerde Uygulanabilecek Akaçlama Sistemleri Olası bir kayma yüzeyi yeraltı su seviyesi içinde kalıyorsa bu bölgedeki güvenlik yeraltı akaçlaması (drenajı) ile sağlanabilir. GÜVENLİĞİN SAĞLANMASI Drenaj Şiltesi Dolguların oluşturulması sırasında dolgunun oturacağı zeminin zayıf olması ve de bunun kalınlığının 3-4m den fazla olmaması durumunda alttaki zeminin uygun nitelikte olması şartı ile bu zayıf zemin kaldırılarak yerine kaliteli gereç koyulur. Ertan BOL 4

5 Kurutma hendekleri Kurutma hendekleri (cut-off drain) yamaç eksenine paralel ve dikey olmak üzere iki şekilde tasarlanabilir. Belirebilecek kazı ve destekleme güçlükleri nedeniyle bu tür hendekler 3-4m den daha derin yapılmaz. Geleneksel yöntemde suyun yamaca geliş yönüne dik olarak kazılan hendeklerin dibine drenaj borusu yerleştirildikten sonra bunun çevresi ve üzerine geçirimli gereç yüzeye 1m kalana kadar doldurulur. Daha sonra üzeri geçirimsiz kille tamamlanarak sıkıştırılır Ertan BOL 5

6 Tipik Hendek Akaçlamaları Son yıllarda uygulaması hızla artan jeotekstillerin kullanımında dibe boru yerleştirilmesi gerekmemekte, jeotekstille bir bohça oluşturulduktan sonra içi üniform da olabilen geçirimli gereçle doldurulmakta ve üzeri kille tıkaçlanmaktadır. dren uygulaması geçirimlilik katsayısından bağımsızdır Bu uygulamada yamaç eksenine paralel ve dik, gerekirse de bir kılçık biçimli (herringbone pattern) bir akaçlama sistemi oluşturulmalıdır. Hendekler (trench drain) su basıncı kontrol edilecek zeminin içinde kalarak işlev yapmaktadır. Zayıf zemini geçip alttaki sağlam tabakaya girerek suyu alma yanında içerdiği iri danelerle dengeye de katkıda bulunanlara payandalı dren (counterfort drain) denmektedir. Ertan BOL 6

7 Suyun uzaklaştırılması (Drenaj) Suyun uzaklaştırılması (Drenaj) Ertan BOL 7

8 HENDEK BOYUTLANDIRMA Burada değinilecek olan yöntem bir sonsuz yamaçta kaymanın önlenmesi için D derinlik, h yükseklik ve s aralıkta paralel hendeklerin hesaplanmasını göstermektedir HENDEK BOYUTLANDIRMA Hendeklerin geleceği yerde yamaç eğiminin tan =1:n ile ifade edildiği ( n =2,3,..,8) çözümde yamaç güvenlik sayısı sonsuz yamaç problemindeki denkleme benzer. Ancak boşluk suyu basıncını ek terimle alarak: 2 c 1 cos tan h w r tan GS D sin cos sin cos D sin cos biçiminde ifade edilmektedir. D kayma yüzeyinden zemin yüzeyine, h yeraltı su seviyesine derinliği, r ise normalleştirilmiş piyezometrik yüksekliği göstermektedir. Ertan BOL 8

9 herhangi bir yamaç eğimi ve dren aralığı için kayma yüzeyinde piyezometrik düzeyler hesaplanabilir HENDEK BOYUTLANDIRMA s/h normalleştirilmiş dren aralığını, r p =P P /h kayma yüzeyinde normalleştirilmiş ortalama piyezometrik düzeyini, r M =P M /h ise aynı düzlemde maksimal piyezometrik düzeyi göstermektedir. HENDEK BOYUTLANDIRMA 2 c 1 cos tan h tan w r GS D sin cos sin cos D sin cos Şimdi boyutsuz yamaç katsayılarını tarif edelim: c N D ve w h M D Böylece güvenlik sayısı denklemi: N tan tan GS M r sin cos tan tan biçimine dönüşür.ilk iki terim yamaçta su bulunmaması durumunu yansıtmakta, üçüncü terim ise r ile boşluk suyu basıncının olumsuz etkisini temsil etmektedir. Böylece GS, c' ve ' katkısını ilk, boşluk suyunun etkisini ikinci terimde yansıtan GS n rm gibi basit bir denklemle ifade edilmiş olur. Ertan BOL 9

10 m katsayıları n katsayıları Ertan BOL 10

11 PROBLEM: 1:4 eğimli bir sonsuz yamaçta güvenlik sayısının %20 artırılması isteniyor. Kayma düzleminden yüzeye D=5m, yeraltı su seviyesine ise h=4m dir. Zeminin özellikleri c = 10 kpa, = 15, ve d = 20 kn/m 3 olarak ölçülmüş. c 10 N = =0.10 D 20 5 =1/4 ile n=1.5 w h M 0.39 D 20 5 =1/4 ile m=0.48 Akaçlama yapılmadan güvenlik sayısını bulmak için s/h= ve = 1:4 ile r =0.94 okunur. Böylece GS 0 0 n r m bulunur. %20lik artış istendiğinden GS GS hedeflenmektedir. HENDEK BOYUTLANDIRMA n GS r 0.48 M 0.46 r =0.48 ve =1:4 ile s/h=2.4 okunur. P Buradan dren aralığı: s 2.4 h 2.4x m Drenler 5m derinliğe, yaklaşık 9.5m aralıklı yerleştirilirse güvenlik sayısında %20 lik bir artış sağlanmış olacaktır. s/h=2.4 Ertan BOL 11

12 Yatay Sondajla Akaçlama Yatay sondajla akaçlamanın mali açıdan uygulanabilirliği hendek açmanın derinlik ve güvenlik açısından kabul edilemez olmasına bağlıdır. Bu dreni açmak için önce % 5-10 eğimde mm lik delgi yapılır. Bu deliğe 2 veya 2½ parmaklık delikli PVC boru salınır. Borunun jeotekstile sarılması çabuk tıkanmayı önler. Derin Sistemlerle Drenaj Yeraltı suyu seviyesinin derinde olması veya istenen yerlerde hendek veya yatay akaçlama yapılamaması durumunda derin kurutma yöntemleri denenir. Bu yöntemler farklı çevre koşulları ve amaçlara bağlı olarak: pompajsız kuyular, pompajlı kuyular, basınç düşürme kuyuları, yeraltı galeri ve tünelleri olarak sıralanabilir. Galeri ve tünellerle akaçlama debinin yüksek olacağı kaya ortamlarda elverişli olur. Ertan BOL 12

13 Drenaj Kuyuları Pompalı Drenaj Kuyusu Bu kuyular yüzeyden yamaç içindeki geçirimsiz tabakaya kadar inen,aralıkları çekilmek istenen suyun hacmine bağlı olarak özellikleri kuyu teorisinden hesaplanan düşey yapılardır. Çapları 150mm den 500mm ye kadar değişebilir. Suyun çekme derinliğine ve kuyu tipine bağlı olarak pompalı veya serbest akımlı olarak çalışırlar. Drenaj Kuyuları Dalgıç Pompalı Kuyularla Drenaj Ertan BOL 13

14 DRENAJ GALERİLERİ KUYU kayma yüzeyi Yüzey drenajı DRENAJ GALERİSİ Barajlar gibi büyük projelerde, veya yamacın önemli olduğu durumlarda yüksek debiler söz konusu ise yatay akaçlama veya drenaj kuyularının sayısı çok fazla olacağından; ayrıca yeraltı suyu diğer yöntemlerle erişilemeyecek düzeyde ise, su galeri ve tünellerle alınır. Ertan BOL 14