Kompozit Barajlarda Düşey Yöndeki Hareketlerin İzlenmesi ve Analizi

Transkript

1 Fırat Üniv. Mühendislik Bilimleri Dergisi Fırat Univ. Journal of Engineering 22 (2), , (2), , 2010 Kompozit Barajlarda Düşey Yöndeki Hareketlerin İzlenmesi ve Analizi Levent TAŞÇI Fırat Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Elazığ, TÜRKİYE (Geliş/Received: ; Kabul/Accepted: ) Özet Barajlar güvenlik altında olması gereken ve denetimi zorunlu olan önemli mühendislik yapılarındandır. Barajlarda güvenlik ve denetim ile ilgili çalışmalar araştırma-inceleme ve tasarım aşamasında başlar. Yapım ve işletme aşamasında da barajın ömrü boyunca devam eder. İşletme aşamasında iken, başlangıçta sık periyotlarla yapılan bu denetimler barajın yaşlanması ile daha seyrek periyotlarla olur. Bu çalışmada, farklı su seviyelerinde, su yüküne ve barajın kendi ağırlığına bağlı olarak baraj kretinde oluşan düşey yerdeğiştirmelerin İteratif ağırlıklı dönüşüm (IWST) analiz yöntemi kullanılarak belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışma alanı olarak, Türkiye nin en büyük kompozit (kaya-beton) barajı olan Keban barajı seçilmiş ve bu alanda 6 adet referans ve 40 adet obje noktasından oluşan bir deformasyon ağı kurulmuştur. Anahtar Kelimeler: Baraj, Deformasyon, Nivelman, Deformasyon analizi. Monitoring and Analysis of Movement in Vertical Direction on the Composite Dams Abstract The dams should be under safety and controls that are necessary are important engineering structures. In the dams activities in the related to safety and inspection begins in research, analysis and design phase. In the construction and operation phases continues throughout the life of the dam. During the operational phase, these controls are done with frequent periods. Aging with the dam, these controls would be fewer periods. In this study, different water levels, water load and depending on the weight of the dam itself vertical displacement consisting in the crest of dam is aimed determining by using IWST analyze method. As study area, Turkey s largest composite (Rock-Concrete) dam which is selected Keban dam. In this field, consisting from the point of 40 objects and 6 references, a deformation network was established. Keywords: Dam, Deformation, Levelling, Deformation analysis. 1.Giriş Barajlar projeden yapım haline geçinceye kadar birçok araştırma ve emek gerektirir. Ayrıca bu tür yapıların maliyetleri oldukça fazladır. Baraj gibi büyük mühendislik yapılarının yapım aşamasından sonra hayatları boyunca güvenliğini sağlamak, projesine uygunluğunu denetlemek gereklidir. Olası baraj kazalarını önleyebilmek, eğer bu mümkün olmuyorsa kazayı yavaşlatabilecek tedbirler alarak ortaya çıkabilecek can ve mal kaybını önlemek veya en aza indirgeyebilmek için barajlar güvenlik altında olması gereken ve denetimi zorunlu olan en önemli mühendislik yapılarındandır. Barajlarda güvenlik ve denetim ile ilgili çalışmalar araştırma, inceleme ve tasarım aşamasında başlar, yapım aşamasında ve işletme aşamasında da yapıların ömrü boyunca devam eder. İşletme aşamasında iken, başlangıçta sık periyotlarla yapılan bu denetimler yapıların yaşlanması ile daha seyrek periyotlarda olur. Fakat risk oluşturacak özel durumlarda (deprem, heyelan gibi) ölçme periyotları sıklaştırılır. Bu nedenle yapının gerçek davranışını ortaya koyabilecek uygun yöntem ve aletler kullanılarak barajlarda oluşabilecek hareketlerin izlenmesi çok önemlidir. Barajlar veya büyük mühendislik yapılarının deformasyonlarının belirlenebilmesi için Jeodezik ve Jeoteknik yöntemler yüksek derecedeki hassasiyetleri nedeniyle hala geçerliliklerini korumaktadır. Ancak son zamanlarda Fotogrametri (CCD kameralar vd.)

2 Levent Taşçı ve Lazer tarama aletlerindeki baş döndürücü bu ölçme aletlerinin mühendislik yapılarının deformasyonlarının izlenmesinde klasik jeodezik yöntemlerin yerini alması kaçınılmaz olmuştur. Özelliği olan büyük mühendislik yapılarındaki çalışmalarda, yüksek duyarlık gerektiren ölçme aletlerinin kullanılması gerekmektedir. Ölçme aletlerinin ve gözlem tekniklerinin seçimi deformasyonunun oranına ve büyüklüğüne bağlıdır. Herhangi bir deformasyon analizi için verilerin güçlü bir temelinin olmasını sağlamak için, ölçmeci yeni teknolojilerden yararlanmalı ve tüm ölçme tiplerini açık anlaşılır bir gözlem ağı içerisinde birleştirebilmelidir. Bu ölçmeciyi, deformasyon ölçmelerinin analiz yöntemlerini ve amacını daha iyi anlamaya zorlar. Deformasyonların analizinde genel olarak ölçme hataları sınırlarındaki küçük deformasyon miktarlarıyla ilgilenilir. Bu nedenle, deformasyon modelinin kabulü hakkında doğru karar verebilmek için çok dikkatli yapılmış doğruluk analizi ve sonuçların istatistiksel testi gereklidir [1]. Bu çalışma, Türkiye nin en büyük kompozit (kaya-beton) barajı olan Keban barajında düşey yönde oluşan deformasyonların izlenmesini ve elde edilen verilerin analizini amaçlamaktadır. Baraj işletmeye açıldığı günden itibaren DSİ teknik elemanlarınca kret üzerine yerleştirilmiş obje noktalarında düşey yöndeki hareketlerin belirlenmesi için gerçekleştirilmiş 15 yıllık bir jeodezik deformasyon ölçüsüne sahiptir. Elde edilmiş deformasyon ölçüleri ön bilgi gerektirmeyen IWST analiz yöntemi kullanılarak baraj kreti üzerinde bulunan obje noktalarının hareketli olup olmadıkları test edilmiştir. Yapılmış deformasyon ölçülerinin geçmişe yönelik olarak değerlendirmeye tabi tutulması ile güçlü bir veri tabanı oluşturulması amaçlanmaktadır. 2.İteratif Ağırlıklı Benzerlik Dönüşümü (IWST) İteratif ağırlıklı dönüşüm, ağda hareketli noktalar hakkında ön bilgi olmadığı zamanlarda kullanılan bir yöntemdir. Chen e göre (1983) [2] bu yöntem, bir datum sağlar ve hareketsiz noktaların belirlenmesinde kullanılan robust bir yöntemdir. Bu metot ile elde edilen sonuçlar gerçek deformasyon modelini yansıtır [3-4]. teknolojik gelişmelerin tabii bir sonucu olarak, Hesaplanan yerdeğiştirme değerleri seçilen datumdan dolayı veya iki periyotta yapılan ölçülerin dengelenmesi sırasında iki farklı datum tanımlanmasından etkilenmiş olabilir [2, 5]. Bundan dolayı ağırlık matrisi iteratif olarak elde edilir. İteratif ağırlıklı dönüşüm yöntemi, aşağıda adımları verilen şekilde uygulanır. İki ayrı dengeleme sonucunda ağdaki noktaların dengelenmiş yükseklikleri h, h ve 1 2 kofaktör matrisleri Q, Q hesaplanır. h1 h2 İki ayrı dengeleme sonucundan deformasyon değeri (d ) denklem (1)' den, 1 d 1 = h 2 h 1 (1) ve d nin kofaktör matrisi (Q ) denklem (2)' den 1 d1 hesaplanır. Q d1 =Q h1 +Q h2 (2) Ağırlık matrisi P için ilk aşamada P=I alınır. Bu datum belirlenirken ağdaki tüm noktaların aynı öneme sahip olduğunu belirtmektedir. Bu durumda çözüm Helmert dönüşümünün benzeridir. Sadece bazı noktalar datum tanımlamak için kullanılmışlarsa, bu noktalara birim ağırlık ve diğer noktalara sıfır ağırlık verilir. Yani P = köşegen {I, 0} olur [6],[7]. Deformasyon değeri d denklem (3)' den hesaplanır. d=s (P) d 1 (3) Burada S(P), P=I ile hesaplanan S matrisi anlamına gelmektedir. S ise; S = ( I - H (H T P H) -1 H T P) ve H matrisi bir boyutlu ağlar için aşağıdaki şekildedir. [ ] 40 1 T H = (4) İteratif ağırlıklı dönüşüm yönteminde, ağdaki her noktanın sabit olmadığı veya ağdaki her noktanın eşit önemde olmadığı varsayılır [2],[6]. Bu nedenle ağırlık matrisi P iteratif olarak (5) formülünde belirtildiği gibi elde edilir. P k =Köşegen[1/d i(k) ] (5) 232

3 Kompozit Barajlarda Düşey Yöndeki Hareketlerin İzlenmesi ve Analizi Burada d k iterasyondaki d vektörünün i(k) k (i.) elemanıdır. d k+1 = S (P k ) d k hesaplanır. (6) İterasyon kullanıcı tarafından belirlenen bir değere (ε) kadar devam eder. d ik+1 -d ik <ε (7) ve d k+1 =S (P k ) d k (8) Q d(k+1) =S(P k )Q d1 S T (P k ) (9) (8) ve (9) denklemlerinden, yerdeğiştirmeler (d ) ile yerdeğiştirmelere ait k+1 varyans-kovaryans matrisi (Q ) hesaplanır. d(k+1) Eğer fark > ε ise bu durumda (5) denkleminden bulunan değerle yeniden P hesaplanır. (6) k eşitliğinden itibaren işlemler (fark < ε) sağlanıncaya kadar devam eder. Burada önemli bir hususta bazen bazı d ' lar sıfıra çok yakın ik çıkabilir. Bu durumda P nın hesaplanmasında k sayısal belirsizlikler ortaya çıkabilir. Çünkü P k çok büyük bir sayı olarak ortaya çıkar. Bu durumdan korunmak için, P = Köşegen [1 / d + c] şeklinde k ik hesaplanır. c küçük bir sabittir. Ağdaki hareketli referans veya obje noktalarını belirlemek için aşağıdaki işlem adımları uygulanır. d i 2 /qdi σ 2 0 = c i (10) c i <F(1-α,1,df) (12) ise nokta hareketsiz, aksi takdirde hareketli olduğu söylenebilir. Bu eşitlikte, α: yanılma olasılığı, df = df + df biçiminde serbestlik 1 2 derecesidir. 3.Uygulama 3.1. Çalışma alanının tanıtılması Keban Barajı, Elazığ ilinin Keban ilçesinde, Fırat Nehri üzerinde, yılları arasında inşa edilmiş olan elektrik enerjisi üretimi amaçlı barajdır. Fırat nehri 2800 km uzunluğunda olup bunun 971 km si Türkiye topraklarındadır. Havzası km 2, ortalama akımı m 3 /sn dir. Yağmurlu-karlı rejime sahip olan nehrin debisi yağmur yağışları ve karların erimesi ile Nisan ayından itibaren Haziran sonuna kadar artmaktadır. Yaz kuraklığı ile akım düşmekte, güz yağmurları ve azalan sıcaklıkla birlikte Ekim ve Kasım aylarında hafifçe artmakta, Ocak ve Şubat aylarında kar yağışları ve donma nedeniyle ikinci defa düşmektedir. Beton ağırlık ve kaya dolgu tipi olan barajın gövde hacmi m³, akarsu yatağından yüksekliği 210,00 m, normal su kotunda göl hacmi ,00 hm³, normal su kotunda göl alanı 675,00 km²'dir. Kaya dolgu kret uzunluğu 658,38 m, beton kret uzunluğu ise 492,62 m dir. Kaya dolgu kret genişliği 11 m dir. Kaya dolgu ile beton kısmın birleştiği yere yakın bir kırıklık bulunmaktadır (Şekil 1). Ayrıca kaya dolgunun kretinde yarıçapı büyük bir kurp vardır [8]. Her bir nokta için (8) ve (9) eşitlikleri yardımıyla (10) eşitliğinden bir c i değeri bulunur. Burada σ 2 0 ise (11) eşitliğinden hesaplanır. σ 2 0 =(df 1 σ2 01 +df 2 σ2 02 )/(df 1 +df 2 ) (11) df ve df sırasıyla birinci ve ikinci periyottaki 1 2 ölçülerin dengelenmesi esnasında kullanılan serbestlik dereceleri, σ 2 ve σ 2 ise varyanslardır Barajın jeolojik yapısı Keban barajı karstik morfolojiye sahip bir boğaz üzerinde bulunup inşaat ve rezervuar alanını mermerler ve kalkşistler oluşturmaktadır. Mermerler, farklı doğrultularda çatlaklı ve faylı yapıda olup yoğun bir şekilde karstlaşmaya uğramıştır. Bu nedenle çatlaklı ve faylı olan mermerler mağaralar, yeraltı suyolları ve travertenlerden oluşan paleo karstik şekiller içermektedir. Temelde bulunan kalkşistler geçirimsiz, üstteki mermerler ise geçirimli özelliktedir. Bu özellikler mermerleri birbiriyle

4 Levent Taşçı bağlantılı, her yönde su taşımaya uygun, etkili porozitesi yüksek bir ortam haline getirmiştir. Bu zemin özellikleri baraj inşaatı öncesinde, inşaat devam ederken ve inşaat bittikten sonra karst hidrolojisi ile ilgili su kaçakları problemini ortaya çıkarmıştır. Keban baraj gölünden su kaçaklarını önlemek amacıyla enjeksiyon takviye ve drenaj amaçlı sondajlar yapılmıştır. Baraj inşaatı sırasında aks boyunca temeldeki muhtemel su kaçaklarını önlemek amacıyla barajın oturacağı zeminin tabanından 150 m. derinliğe kadar enjeksiyon perdesi oluşturulmuştur. Baraj aksında 1 km. boyunca enjeksiyon perdesi geçirimsiz olan şist kontağına bağlanmıştır. Baraj gövdesi ve membasındaki tüm mağara ağızları temizlenerek diş dolgusu gibi beton tıkaç yapılmış, fay hatları ıslah edilmiş ve ondan sonra su tutulmaya başlanmıştır [9]. Baraj ekseninde zeminin altındaki boşlukların basınçlı çimento şerbetinin basılmasıyla doldurulması ve suyun bu boşluklardan kaçmasını ve ileride baraj için bir tehlikenin oluşmasını engellemektedir [10]. Yapılan işlem ile zemin ıslahı sağlanmış olup baraj gövdesinin oturacağı kaya dolgu sağlam zemine enjeksiyon ile bağlanmıştır. Beton bölge ise sağlam zeminde olup enjeksiyon işlemi bu kısımda da gerçekleştirilerek zemin mukavemeti artırılmıştır. Barka ya göre [11], Keban barajı büyük magnitüdlü depremlerin oluştuğu bir bölgede olup Türkiye de korunması ve izlenmesi gereken en önemli mühendislik yapıları arasında yer almaktadır. Şekil 1. Keban Barajı genel görünüşü nivelman röperleri baraj kuşatma alanının dışında sağlam zeminde beton pilye olarak tesis edilmişlerdir. Kaya dolgu üzerindeki obje noktaları poligon betonu şeklinde ortalarına pirinç borular yerleştirilerek, beton dolgu üzerindeki obje noktaları ise pirinç borular direkt betonun içine yerleştirilerek oluşturulmuşlardır. Baraj kreti üzerinde tesis edilen obje noktaları kretin mansap kısmında yer almaktadırlar. Obje noktalarının yatay yönde yapması beklenen hareketlerin aliyman yöntemi kullanılarak belirlenmeye çalışılmasından dolayı kaya dolgu üzerindeki obje noktaları I-R2, beton dolgu üzerindeki obje noktaları ise II-R1 aliyman doğrultuları üzerinde yerleştirilmişlerdir (Şekil 2). 3.3.Referans ve obje noktalarının tesis edilmesi Baraj kretinde oluşan deformasyonların ölçülebilmesi için, DSİ genel müdürlüğü teknik elemanlarınca Keban barajının inşa edilmesi esnasında, kaya dolgu kreti üzerinde 24 adet (2-25), beton dolgu kreti üzerinde ise 16 adet (26-41) obje noktası yerleştirilmiştir (Şekil 1). Kaya dolgu kreti üzerindeki obje noktaları 25 m aralıklar ile tesis edilmiştir. Beton dolgu üzerindeki obje noktalarının ara mesafeleri farklılık göstermektedir. Referans noktaları ve 234

5 Kompozit Barajlarda Düşey Yöndeki Hareketlerin İzlenmesi ve Analizi Şekil 2. Keban Barajı nirengi ağı 3.4. Referans ve obje noktalarının ölçülmesi Nivelman okumaları, baraj kuşatma alanı dışında bulunan nivelman röper noktasından başlayıp kaya dolgu üzerindeki obje noktalarından beton dolgu istikametinde devam edip kuşatma alanı dışındaki nivelman röperinde son bulmuştur. Kret üzerindeki obje noktalarının yükseklikleri geometrik nivelman yapılarak belirlenmiştir. Nivelman ölçmeleri bütün periyotlarda aynı şekilde yapılmıştır. Baraj kreti üzerindeki obje noktalarından bazılarının ölçme periyotları süresince yapmış olduğu hareketler analiz yapılmadan aşağıdaki şekillerde gösterilmiştir. Bu obje noktalarından, AS-2 ile AS-3 numaralı obje noktaları kaya dolgu kreti üzerinde olup, tabii zemine yakındır. En çok hareketin olması beklenen AS-13 ve AS- 14 numaralı obje noktaları kaya dolgu kretinin ortasında bulunmaktadır. Kaya dolgu kretinin bitimi olup beton dolgu kretinin başlangıcı olan bölümde AS-25 ve AS-26 numaralı obje noktaları yerleştirilmişlerdir. Bu obje noktalarının bütün ölçme periyodu boyunca yapmış oldukları düşey hareketlerinin değişimi grafik olarak aşağıda verilmiştir. Ayrıca beton 235 dolgu kretinin orta kısımlarına yerleştirilmiş AS- 32 ve AS-33 numaralı obje noktaları ile beton dolgu kretinin bitim noktası olan AS-41 numaralı obje noktasının düşey yer değiştirmesi grafiklerde verilmiştir (Şekil 3).

6 Levent Taşçı Şekil 3. Keban Barajı kaya ve beton dolgu üzerinde bulunan obje noktalarının hareket grafikleri 236

7 Kompozit Barajlarda Düşey Yöndeki Hareketlerin İzlenmesi ve Analizi Şekil 4. Keban Barajı ölçme periyodundaki su seviyesi Aşağıdaki şekilde periyotlar halinde yapılmış geometrik nivelman okumalarına göre ilk periyot ölçüsü referans alınarak diğer periyot ölçmelerin referans ölçüsünden farklarının alınması sonucu elde edilen değerlere göre çizilmiş düşey yer değiştirmeler verilmiştir (Şekil 5). Şekil 5. Keban Barajı kaya ve beton dolgu üzerinde bulunan bütün obje noktalarının zaman içindeki hareket grafiği 237

8 Levent Taşçı 4. IWST Yöntemi Kullanılarak Deformasyon Ağındaki Noktaların Hareketlerinin Belirlenmesi Obje noktalarına ait yükseklikler ile bu noktalara ait kofaktör matrisleri Q, Q ve h1 h2 varyans değerleri Fortran programlama dili ile Excel makroları kullanılarak karşılaştırmalı olarak iki ayrı serbest dengeleme sonucu elde edilmiştir. Ölçüler arasında, ölçü kümesinin dağılımına uymayan ölçüler olarak tanımlanabilen uyuşumsuz ölçüler, diğer ölçülerden ayrı özellik gösterirler ve kurulan matematik modele uymazlar. Rasgele ölçü hatalarına çok yakın büyüklükteki bu hatalar, dengeleme hesabı sonucunda uygulanan uyuşumsuz ölçü testi ile belirlenmektedirler [12]. Uyuşumsuz ölçülerin belirlenmesinde en yaygın olarak kullanılan; Klasik yaklaşıma dayalı test yöntemleri (Örneğin Baarda nın Data- Snooping yöntemi, Pope Testi vb.) ve robust yöntemlerdir. Klasik yöntemler arasındaki fark, düzeltmelerin standartlaştırılması sırasında farklı varyans faktörlerinin kullanılmasıdır. Jeodezik ağlarda yapılan kaba hata analizinde önsel varyansın bilinmesi halinde Baarda tarafından geliştirilen yöntem kullanılmaktadır. Pope test yönteminde ise sonsal varyans değeri kullanılmaktadır [13]. Deformasyon analizine konu olan bütün ölçme periyotlarında yapılan ölçülerde uyuşumsuz ölçülerin bulunup bulunmadığını belirlemek için dengeleme sonucunda bulunan karesel ortalama hatalar ve düzeltmelere ait kofaktör matrisleri kullanılarak Pope testine göre ölçüler test edilmiştir. Sonuçta ölçü periyotlarında uyuşumsuz ölçü çıkmamıştır. Bu çalışmada ilk nivelman ölçüsü referans ölçüsü olarak ele alınmış ve noktaların hareketli olup olmadıkları referans ölçüsünden alınan farklara göre Matlab programlama dilinde yazılmış IWST analiz yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Bu çalışma için farklı örneklendirmeler ile deformasyonun seyri hakkında bilgi edinilmeye çalışılmıştır. Bu örneklendirmeler için aşağıda maddeler halinde verilen özellikler göz önüne alınarak IWST analiz yöntemiyle değerlendirilmeler yapılmıştır. Barajda yapılan ilk ölçüden sonraki ilk iki ayda barajda oluşan hareketleri görebilmek için, tarihinde alınan ilk nivelman ölçüsü referans ölçüsü olarak alınmış ve bu ölçüden sonra yapılan ikinci ve üçüncü ölçü ( ; ) ile değerlendirme yapılmıştır. Ayrıca en son yapılan nivelman ölçüsünün ( ) değerlendirmesi referans ölçüsüne göre yapılarak, 19 yıl içinde baraj kreti üzerinde bulunan obje noktalarının toplam hareketleri görülmeye çalışılmıştır ( Tablo 1). Ölçme periyodu içinde birbirini takip eden aylar ile farklı zaman aralıkları seçilmiştir. Böyle bir örneklemenin seçimindeki amaç, barajın birbirini takip eden aylar ve farklı zaman dilimlerinde barajın yapmış olduğu hareketlerin seyri hakkında bilgi sahibi olabilmektir (Tablo 2 ve 3). Farklı su seviyelerine göre analiz yapılmıştır. Su seviyelerinin seçiminde, baraj göl kotunun yükselmesi, alçalması ve aynı seviyede bulunmaları göz önüne alınmıştır ( Tablo 2 ve 3). Bu örnekleme ile baraj rezervuarın da toplanan suyun alçalması, yükselmesi ve su seviyesinin değişiminin baraj kreti üzerinde bulunan obje noktaları üzerinde oluşturduğu etkiyi görebilmektir. 238

9 Kompozit Barajlarda Düşey Yöndeki Hareketlerin İzlenmesi ve Analizi Tablo 1. Referans ölçüsüne göre IWST analiz sonuçları Periyot Baraj gölü su seviyesi Nokta No (ci<3.96) (ci<3.96) (ci<3.96) AS-2 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-3 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-4 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-5 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-6 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-7 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-8 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-9 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-10 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-11 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-12 HAREKETSİZ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-13 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-14 HAREKETSİZ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-15 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-16 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-17 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-18 HAREKETSİZ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-19 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-20 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-21 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-22 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-23 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-24 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-25 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-26 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-27 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-28 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-29 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-30 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-31 HAREKETSİZ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-32 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-33 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETSİZ AS-34 HAREKETSİZ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-35 HAREKETSİZ HAREKETSİZ HAREKETSİZ AS-36 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-37 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETSİZ AS-38 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETSİZ AS-39 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-40 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-41 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETSİZ 239

10 Levent Taşçı Tablo 2. Farklı zaman periyotları ve su kotuna göre IWST analiz sonuçları Periyot Baraj gölü su seviyesi Nokta No (ci<3.96) (ci<3.96) (ci<3.96) AS-2 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-3 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-4 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-5 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-6 HAREKETSİZ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-7 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-8 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-9 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETSİZ AS-10 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETSİZ AS-11 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-12 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-13 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-14 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-15 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETSİZ AS-16 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-17 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-18 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-19 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-20 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-21 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETSİZ AS-22 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-23 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-24 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-25 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-26 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-27 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETSİZ AS-28 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-29 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETSİZ AS-30 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETSİZ AS-31 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-32 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-33 HAREKETSİZ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-34 HAREKETSİZ HAREKETSİZ HAREKETSİZ AS-35 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETSİZ AS-36 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-37 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETSİZ AS-38 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-39 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-40 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-41 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ 240

11 Kompozit Barajlarda Düşey Yöndeki Hareketlerin İzlenmesi ve Analizi Tablo 3. Farklı zaman periyotları ve su kotuna göre IWST analiz sonuçları Periyot Baraj gölü su seviyesi Nokta No (ci<3.96) (ci<3.96) (ci<3.96) AS-2 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-3 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-4 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-5 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-6 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-7 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-8 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-9 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-10 HAREKETSİZ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-11 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-12 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-13 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-14 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-15 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-16 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-17 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-18 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-19 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-20 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-21 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-22 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-23 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-24 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-25 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-26 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-27 HAREKETSİZ HAREKETSİZ HAREKETSİZ AS-28 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-29 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-30 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-31 HAREKETLİ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-32 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-33 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-34 HAREKETSİZ HAREKETSİZ HAREKETLİ AS-35 HAREKETSİZ HAREKETSİZ HAREKETSİZ AS-36 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-37 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETSİZ AS-38 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-39 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-40 HAREKETLİ HAREKETLİ HAREKETLİ AS-41 HAREKETSİZ HAREKETLİ HAREKETLİ 241

12 Levent Taşçı 4.1. Analiz sonuçlarının değerlendirilmesi ve tarihleri arasında baraj göl kotundaki yükselme yaklaşık olarak 1.00 metredir. Bu tarihteki nivelman ölçülerine göre yapılan analiz sonuçlarında kaya dolgu üzerinde bulunan obje noktalarında bir hareketlilik görülmek ile beraber beton dolgu üzerinde bulunan obje noktalarında bir hareketlilik görülmemektedir. Ancak tarihinde yapılan analiz sonuçlarına göre hemen hemen bütün obje noktalarında hareketlik mevcuttur. İlk ölçüden itibaren baraj göl kotundaki yükselme bu tarihte 1.3 metreye ulaşmıştır. Buda barajda su tutulmaya başlandığı 2. aydan itibaren noktalarda hareketin başladığını göstermektedir tarihinde yapılan ölçü referans ölçüsü ile değerlendirildiğinde ise bütün noktalar hareketlidir. Bu iki ölçme periyodunda baraj kaya dolgu bölgesinin uç kısımlarında çökme miktarı 13 cm iken orta kısımlarında bu değer 33 cm ye ulaşmıştır. Beton dolgu kısmında ise çökme miktarı maksimum 2mm dir. Birbirini takip eden aylar ve farklı zaman periyotları için yapılan değerlendirmeler incelendiğinde ise, obje noktalarının hareketi zamandan bağımsız görülmektedir. Bu noktaların hareketinde en büyük etkiyi rezervuar alanındaki su seviyesindeki değişimin etkisinin olduğu görülmektedir. Rezervuar alanındaki değişim direkt olarak obje noktalarının hareketli veya hareketsiz olmasına neden olmaktadır. Özellikle su kotundaki değişim kaya dolgu üzerinde bulunan obje noktalarına etki etmektedir. Beton dolgu üzerinde bulunan obje noktalarının bu değişimden çok fazla etkilendiği görülmemektedir tarihleri arasında yapılan değerlendirme sonucunda rezervuar su kotundaki değişim az olmak ile beraber obje noktaları hareketli olarak görülmektedir. Hareketliliğin rezervuar su kotundaki değişime ek olarak barajın kendi ağırlığı etkisinde yaptığı düzenli oturmalardan olacağı kanaatine varılmıştır. Ölçme periyotları içinde su kotunun maksimum olduğu ay olan tarihinde yapılan analiz sonucuna göre bütün obje noktaları hareketlidir. Bu tarihte su kotu 844 metreye ulaşmıştır. Kompozit bir baraj olan Keban barajında yapılan analiz sonuçlarına göre; Barajın kaya dolgu kretinde maksimum çökme miktarı 33 cm civarındadır. Baraj kaya kretinde eğriliği büyük bir kurp bulunmasından dolayı hareketlerin kret orta kısmında fazla olması uç kısımlarında ise az olması beklenen bir sonuçtur. Keban barajında bu özellik kendini açıkça ortaya koymuştur. Çizilen şekillerden ve aşağıda verilen tablodan da görüldüğü üzere çökme lineer olarak artmakta ve belli bir zaman diliminden sonra hareket yavaşlamaktadır. Buda barajın düşey hareketlerini zaman içinde tamamladığını veya hareketlerin azaldığını ortaya koymaktadır. Kaya dolgu kreti üzerindeki obje noktalarının en hızlı çökme hareketi yılları arasında görülmektedir ve çökme hızı yaklaşık olarak kretin uç noktalarında aylık bazda 5mm, orta kısımlarında ise 7 mm dir. Beton dolgu kısmında ise hareketlilik minimum seviyededir. Hareketliliğin kaya dolguya göre az olması beton dolgu kısmının rijit bir özellik sergilemesindendir. Beton dolgu, kaya dolguya göre rijit bir özelliğe sahiptir. Dolayısıyla bu bölgede hareketin az olması betonun rijit özelliğinden dolayı normaldir. Yıllara göre noktaların hareketi incelendiğinde ise ilk yıllarda noktalardaki hareketlilik fazla son yılda ise azalmaktadır. Bu durum Tablo 4 de verilmiştir. 242

13 Kompozit Barajlarda Düşey Yöndeki Hareketlerin İzlenmesi ve Analizi Dolgu Tipi KAYA DOLGU BETON DOLGU Nokta no Tablo 4.Yıllara göre baraj kreti üzerindeki obje noktalarının düşey hareket miktarları Yıllar Yıllara Göre düşey hareketler (cm.) AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS AS

14 Levent Taşçı Barajların yapımı tamamlandıktan sonra baraj gövdesi ve kret üzerinde bulunan noktalar ilk su tutulması esnasında harekete edeceklerdir. Daha sonra depremler, temel bölgesindeki sismik hareketler ve su seviyesindeki ani değişim gibi özel durumların haricinde deformasyonların oranında zaman içinde bir azalma görülecek, oturmalar ve baraj içindeki birim deformasyonlar dengeye ulaşacaktır [14]. Hareketliliğin ilk yılarda fazla olması baraj rezervuarında tutulmaya başlayan suyun baraj kreti üzerinde oluşturduğu etki ve barajın kendi ağırlığı altında yapmış olduğu oturmalardan kaynaklanmaktadır. Daha sonraki yıllarda baraj gövdesinin oturmalarının yavaşladığı hareketin su etkisi altında devam ettiği görülmektedir. 5.Sonuçlar Baraj kreti üzerinde bulunan obje noktalarının hareket etmesindeki en büyük etkinin baraj rezervuar alanında toplanan su kotundaki değişimin olduğu görülmektedir. Rezervuar alanındaki su kotundaki değişim özellikle kaya dolgu üzerinde bulunan obje noktaları üzerinde etkili olmaktadır. Betonun rijit özelliğe sahip olmasından dolayı beton dolgu üzerindeki obje noktalarında fazla hareket görülememiştir. IWST yöntemi, deformasyon ağında noktaların hareketleri hakkında ön bilgi bulunmadığında kullanılabilen ve deformasyon 6. Kaynaklar 1. Taşçı, L., GPS ile Baraj Deformasyonlarının Ölçülmesi, K.T.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, Trabzon 2. Chen, Y.Q., Analysis of Deformation Surveys- A Generalized Method. Technical Report No: 94, University of New Brunswick Surveying Engineering. Fredericton, N.B., Canada. 3. Engineer Manuel, EM , Structural Deformation Surveying, U.S. Army Corps of Engineers. Washington, DC. 4. Setan, H., Singh, R., Deformation Analysis of a Geodetic Monitoring Network, Geomatica, Vol. 55, No. 3, pp. 333 to Gökalp, E., Deformasyon Ağlarındaki Referans ve Obje Noktalarının Hareketli Olup Olmadığının Belirlenmesi, Harita Dergisi, Harita Genel Komutanlığı Matbaası, Ankara, Türkiye. 6. Chen,Y.Q., Chrzanowski A., Secord, J.M., analizi sonuçlarını istatistiksel olarak analiz yapabilen bir sağlam (robust) değerlendirme yöntemidir. Deformasyon ağındaki noktaların hareketlerinin analiz edilmesinde çok kullanışlı bir yöntemdir. Obje noktalarının hareketlerinin analiz edilmesinde sadece istatistiksel yöntemler ile analiz yapılarak yorumlama yapmanın yetersiz olduğu kanaatine varılmıştır. İstatistiksel analiz yöntemleri kullanılarak yapılan analiz sonuçlarında sınırda kalan değerlerin hareketlimi yoksa hareketsiz mi olduğunu söylemek zordur. Bunun için mutlaka fiziksel yöntemlerde kullanılarak noktaların hareketleri hakkında doğru sonuca ulaşmak daha doğru olacaktır. Bu yüzden baraj gibi büyük mühendislik yapılarında yerleştirildikleri yere göre yapının davranışı hakkında bilgi verebilen fiziksel aletlerden de yararlanılmalıdır. Deformasyonların izlenmesi için yapılan çalışmalarda mutlaka deneyimli teknik elemanlar ile kalibrasyonu iyi yapılmış teknik donanımlardan yararlanılmalıdır. Bu çalışma ile kompozit barajlarda düşey hareketlerin belirlenmesinde geometrik nivelmanın yeterli olduğu görülmüştür. Yapılan analiz sonuçlarına göre elde edilen maksimum 33 cm lik düşey hareketin beklenen sınırlar içinde olduğu ve barajın güvenliğini tehdit edici anormal davranışların olmadığı görülmüştür. A Strategy for the Analysis of the Stability of Reference Points in Deformation Surveys. CISM / JOURNAL ACSGC Vol: 44, No:2. 7. Chrzanowski, A,. Chen, Y-Q., Secord, J.M, Geometical Analysis of Deformation Surveys, Deformation Measurements Workshop, MIT, Cambridge Özdemir, M, A., Özgen, N., 2003, Keban Barajından Su Kaçakları ve Sunduğu Doğal Potansiyel, Afyon Kocatepe Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi,Cilt 5, Sayı 2, Afyon. 10. Boyacı. T.,2005, Engineering Measurements in Dams, Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, Mühendislik Ölçmeleri STB Komisyonu 2. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu, Kasım, İTÜ İstanbul. 11. Barka, A, A., 1983, Geological criteria for the forecasting of epicentral areas of large magnitude earthquakes (Büyük Magnitüdlü Depremlerin 244

15 Kompozit Barajlarda Düşey Yöndeki Hareketlerin İzlenmesi ve Analizi Episantr Alanlarını Önceden Belirleyebilecek Bazı Jeolojik Veriler), Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni. 26, Şubat, Türkiye. 12. Şişman, Y., Hrt.Gn.K.lığı, Harita Dergisi Sayı: Hekimoğlu, Ş., Erenoğlu, R. C., Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, Mühendislik Ölçmeleri STB Komisyonu 2. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu Kasım 2005, İTÜ İstanbul. 14. Chrzanowski, A,S., Massiéra,M., 2004, Modelling of Deformations Durıng Construction of A Large Earth Dam in The La Grande Complex, Technical Sciences, No 7, Canada. 245