Ö. SATICI. Anahtar Kelimeler: Jeoteknik hat etüdü, Kaya kütle sınıflaması, Sayısal modelleme, Yamaç tüneli dizaynı

Benzer belgeler
Dolgu ve Yarmalarda Sondaj Çalışması ve Değerlendirmesi. HAZIRLAYAN Özgür SATICI Mad. Yük. Jeo. Müh. (MBA)

SAHA BİLGİLİ-II DERS NOTLARI Hafta ( ) -

KAYA KÜTLESİ SINIFLAMALARI

Kaya Zemin Sınıflamaları Parametre Seçimi Şev Stabilite Sorunları. Özgür SATICI Mad. Yük. Jeo. Müh. (MBA)

MÜHJEO 2017: Ulusal Mühendislik Jeolojisi ve Jeoteknik Sempozyumu, Ekim 2017, ÇÜ, Adana

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ DERSİ LABORATUVARI. ( Güz Dönemi) NOKTA YÜK DAYANIMI DENEYİ

MÜHJEO 2017: Ulusal Mühendislik Jeolojisi ve Jeoteknik Sempozyumu, Ekim 2017, ÇÜ, Adana

Yamaç Tüneli Portal Tasarımı: Kürtün Tüneli Örneği, GümüĢhane Portal Design of Slope Tunnel: Example of Kürtün Tunnel, Gümüşhane

MEYDANCIK TÜNEL GİRİŞ PORTALINDA MEYDANA GELEN KAYA DÜŞMELERİNE YÖNELİK ÇÖZÜM ÖNERİLERİ

Tünel Girişinde Zemin İyileştirmesi: Bağışlı Tüneli Örneği, Trabzon Soil Improvementin TunnelEntrance: Example of Bağışlı Tunnel, Trabzon

GİRİŞ. Faylar ve Kıvrımlar. Volkanlar

Kaya Kütlesi İndisi Sistemi (RMI)

KARADENİZ MÜHENDİSLİK

JEO302 Kaya Mekaniği

YENİLME KRİTERİ TEORİK GÖRGÜL (AMPİRİK)

Bu ders notunun çıkarılmasında değerlendirilen ve okunması tavsiye edilen kaynaklar

GENİŞ KESİT ALANLI KARAYOLU TÜNELİNE ÖRNEK: AKYAZI TÜNELİ

Seyrantepe Yaya Tünelleri Seyrantepe Pedestrian Tunnels

A COMPARATIVE STUDY OF STABILITY FOR NON-CDJCULAR UNDERGROUND OPENINGS

Zonguldak-Üzülmez Tünellerinin Çevre Kaya Özelliklerinin Belirlenmesi ve Duraylılığının Değerlendirilmesi

tünel, bir tarafı açık kazılara ise galeri adı

KAYA KÜTLE ÖZELLİKLERİNİN ŞEV TASARIMINA ETKİSİ (KAHRAMANMARAŞ-GAZİANTEP DEVLET YOLU)

GÜLEDAR BARAJI DERÎVASYON TÜNEL GÜZERGAHINDAKÎ (ÇUBUK-ANKARA) KAYA BİRİMLERİNİN MÜHENDİSLİK JEOLOJİSİ İNCELEMESİ

Taksim-Kabataş Tüneli ve Duraylılığı Üzerine Bir Değerlendirme

LİMİT DENGE ANALİZİ (Deterministik Yaklaşım)

Atasu (Trabzon) Baraj Yerindeki Bazaltların Taşıma Gücü

Bu ders notunun çıkarılmasında değerlendirilen ve okunması tavsiye edilen kaynaklar

Çatalağzı Termik Santralı Kül İletim Tünelinde Tahkimat Uygulamalarının Değerlendirilmesi

Tünel Açma Yöntemlerinin Mühendislik Jeolojisi ve Kaya Sınıflama Sistemleri ile Değerlendirilmesi

SÜREKSİZLİK DÜZLEMLERİNDE AYRIŞMANIN PÜRÜZLÜLÜK ÜZERİNDEKİ ETKİSİ * Effect Of Alteration On Roughness In Discontinuities Surfaces *

METRO İNŞAATININ KAZI VE DESTEKLEME AŞAMASIN DA TARİHİ SARKUYSAN BİNASINDA RİSK OLUŞTURMA MASI İÇİN ALINAN ÖNLEMLER ve YAPILAN JEOTEKNİK ÇALIŞMALAR

1. GİRİŞ 2. ETÜT ALANI JEOLOJİSİ

ATIK BARAJLARINDA UYGULANAN JEOTEKNİK ÇALIŞMALAR; GÜMÜŞTAŞ (GÜMÜŞHANE) ÖRNEĞİ SELÇUK ALEMDAĞ ERDAL GÜLDOĞAN UĞUR ÖLGEN

Kaya Kütlesinin Davranışlarını Önceden Saptamak İçin Geliştirilen Jeomekanik Sınıflama Sistemi

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ULAŞTIRMA ANA BİLİM DALI TÜNEL DERSİ 2. BÖLÜM İÇİN EK OKUMALAR

GEOTEKNİK VE SAYISAL MODELLEME

KAYA MEKANİĞİ DERS NOTLARI

Yapısal Jeoloji. 2. Bölüm: Gevrek deformasyon ve faylanma

Acar Formasyonunun (Alaplı-Zonguldak) Jeoteknik Özellikleri

İMAR PLANINA ESAS JEOLOJİK-JEOTEKNİK ETÜT RAPORU

GÖRMEL BARAJI (ERMENEK, GD - KONYA) KUVVET TÜNEL GÜZERGAHININ MÜHENDİSLİK JEOLOJİSİ İNCELEMESİ*

4. FAYLAR ve KIVRIMLAR

Anıl ERCAN 1 Özgür KURUOĞLU 2 M.Kemal AKMAN 3

Kazılabilirlik Sınıflama Sistemlerinin Yeraltı Kazılarında Uygulanabilirliği: Konakönü Tüneli Örneği, Trabzon

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

Zayıf Kaya Kütlelerinde Açılan Tünellerde Ampirik ve Nümerik Yöntemlerle Duraylılık Analizi

JEOLOJİK HARİTALAR Jeolojik Haritalar Ör:

Ertuğrul KARAKAPLAN * Hakan BAŞARIR ** ÖZET

A.Kıiıç Çukurova Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Adana

Konsol Duvar Tasarımı

Türkiye nin En Uzun Sulama Tüneli Suruç Tünelinde Geoteknik ve Tahkimat Tasarımları *

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 4 Sayı: 3 sh Ekim 2002 MAKASLAMA DAYANIMI TESTİ ÜZERİNE PARAMETRİK ANALİZLER

Temel Kayaçları ESKİŞEHİR-ALPU KÖMÜR HAVZASININ JEOLOJİSİ VE STRATİGRAFİSİ GİRİŞ ÇALIŞMA ALANININ JEOLOJİSİ VE STRATİGRAFİSİ

KAYA KÜTLELERİ - KAYA KÜTLELERİNDE SÜREKSİZLİKLER - Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Trabzon

INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ

Ilıksu Tünellerinin Jeoteknik Değerlendirmesi 1

Yatak Katsayısı Yaklaşımı

Kaya Kütlesi Deformasyon Modülünün Farklı Yöntemlerle Belirlenmesi Determination of Rock Mass Deformation Modulus by Different Methods

YENİLME KRİTERLERİ. Coulomb ve Mohr Yenilme Kriteri

TABAKALI YAPILAR, KIVRIMLAR, FAYLAR. Prof.Dr. Atike NAZİK Ç.Ü. Jeoloji Mühendisliği Bölümü

Yapılma Yöntemleri: » Arazi ölçmeleri (Takeometri)» Hava fotoğrafları (Fotoğrametri) TOPOĞRAFİK KONTURLAR

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İnşaat Mühendisliği Bölümü. TÜNEL DERSİ Ergin ARIOĞLU İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ M ÇEŞİTLİ UYGULAMALAR. Yapı Merkezi AR&GE Bölümü

İNŞAAT MÜHENDİSLERİ ODASI- İZMİR ŞUBESİ

M. Kemal AKMAN YÜKSEL Proje Uluslararası A.Ş.

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜZ YARIYILI

MALATYA-YONCALI BARAJI SULAMA TÜNELİ JEOTEKNİK PLANLAMA ÇALIŞMALARI. Şafak EYÜBOĞLU Jeoteknik Hiz. ve YAS Şb. Md. DSİ IX.Bölge Müdürlüğü, ELAZIĞ

JEM 302 MÜHENDİSLİK JEOLOJİSİ UYGULAMA NOTLARI

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl

2 Mayıs 2017 Salı İÇERIK

Dr. Ayhan KOÇBAY Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltısuları Dairesi Başkanlığı

10/3/2017. Yapısal Jeoloji, Güz Ev Ödevi 1. ( ) Profile, Eğim, Yükseklik

1 GERİLME-BİRİM DEFORMASYON

EK-2 BERGAMA OVACIK ALTIN İŞLETMESİ TÜBİTAK RAPORU ELEŞTİRİSİ NE İLİŞKİN GÖRÜŞLER

HEYELAN ISLAHINDA GEREKEN DAYANMA KUVVETİNİN LİMİT DENGE YÖNTEMİ İLE BELİRLENMESİ

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

Sulakyurt baraj yeri granitoidlerinin mühendislik jeolojisi özellikleri

ĐMAR PLANINA ESAS JEOLOJĐK-JEOTEKNĐK ETÜT RAPORU

Trabzon Akyazı Tünelindeki Kazı ve Tahkimat Uygulamaları Excavation and Reinforcement Applications in Trabzon Akyazı Tunnel

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

Şev Stabilitesi I. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

DERİN BİR HEYELANIN ALETSEL YÖNTEMLERLE TARİFLENMESİ VE ÖNLENMESİ: VAKA ANALİZİ

YÖNLERE BAĞLI BİRİNCİL GERİLME ALANININ YERALTI AÇIKLIKLARININ DURAYLILIĞINA ETKİSİ

JEO156 JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 4 Sayı: 2 sh Mayıs 2002

SİSMİK KAYNAKLI YER HAREKETİ ETKİSİNDEKİ ŞEVLERİN DİNAMİK ANALİZİ

KAYA PATLATMALARINDA, KAYAÇLARIN JEOMEKANİK VERİLERİNİN PARÇALANMAYA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

RÜZGAR ETKİLERİ (YÜKLERİ) (W)

XIII- SONUÇ ve ÖNERİLER

JEO 302 KAYA MEKANİĞİ

ENDİREKT (DOLAYLI) ÇEKME DAYANIMI (BRAZILIAN) DENEYİ

INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ

ANKARA İSTANBUL HIZLI TREN HATTI KM: HEYELANININ STABİLİZASYONU

TRAKYA FORMASYONU GROVAKLARININ DONMA ÇÖZÜNME DAVRANIġI, (AYAZAĞA-ĠSTANBUL)

KLİVAJ / KAYAÇ DİLİNİMİ (CLEAVAGE)

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

RİSKLİ YAPILARIN TESPİT EDİLMESİNE İLİŞKİN ESASLAR. 4- Özel Konular

Kırıklar, Eklemler, Damarlar

ZEMİNLERİN KAYMA DİRENCİ

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS)

Transkript:

Karayolu Yamaç Tünelinde Hat Etütleri ve Sayısal Modeller Yardımı İle Tünel Portal Tasarımı The Tunnel Portal Design at a Highway Slope Tunnel with the Help of Numerical Models and Line Surveys Ö. SATICI ÖZ: Bu çalışmada Zonguldak Amasra Kurucaşile yolunda yer alan bir karayolu tünelinin projelendirmesi için yapılan mühendislik jeolojisi çalışmaları ile jeoteknik tasarımı anlatılmaktadır. Söz konusu tünelin yamaç tüneli şeklinde olması, örtü kalınlığının da az olması nedeni ile özellikle proje artış kilometresine göre tünel sağ tüpü kazısının başlaması ile birlikte asimetrik yüklemelere maruz kalacaktır. Tünelin giriş portal bölgesinde sağ tüp sağ duvarının yamaca olan et kalınlığı 6 m mertebesine kadar düşmektedir. Bu durum da, tünel yapımı açısından bir diğer zorluk olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada 1. derece arkeolojik sit alanı içinde kalması nedeniyle sondaj çalışmaları ve arazi deneyleri yapılamayan, örtü kalınlığı az bir yamaç tünelinde sayısal modeller ve mühendislik jeolojisi çalışması yardımı ile kazı destek sisteminin belirlenmesi anlatılmaktadır. Tünel yaklaşık 300 m uzunluğunda Klimli Formasyonu içinde yer almaktadır. Tünel güzergahındaki jeolojik yapı bu formasyonun kumlu kireçtaşı, kumtaşı, silttaşı, kiltaşı ve marn seviyelerinden oluşmaktadır. Tünel güzergahının üstü 1. derece arkeolojik sit alanı olduğu için tünel ekseni üzerinde jeoteknik amaçlı sondaj çalışmaları ve arazi deneyleri yapılamamıştır. Arazi çalışmaları tünel ekseninin denize bakan kısmında yüzlek veren kesimlerinde hat etütleri, yerinden numune alımı ve uluslararası kabul görmüş kaya sınıflama sistemleri (RMR, Q, GSI) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalar sonucunda yerinde yapılan ölçümler ve laboratuvar deneylerinden elde edilen veriler ile ampirik yaklaşımlar kullanılarak kaya kütlesine ait mühendislik parametreleri elde edilmiştir. Asimetrik yüklerden daha çok etkileneceği ve yamaç et kalınlığının çok az olması nedeni ile sayısal modelleme için tünel giriş portal bölgesi seçilmiştir. Elde edilen tüm veriler ve arazi kesitleri yardımı ile 2 boyutlu sonlu elemanlar yaklaşımı kullanılarak tünelin sayısal modellemesi yapılmış ve belirlenen deformasyon değerlerine uygun olan kazı destek sistemi tasarlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Jeoteknik hat etüdü, Kaya kütle sınıflaması, Sayısal modelleme, Yamaç tüneli dizaynı ABSTRACT: In this study, engineering geology and geotechnical design studies of a highway tunnel project, located on the route of Zonguldak-Amasra-Kurucasile, were expressed. Because of the low overburden thickness the subjected slope tunnel, specially the right tube in accordance with the project kilometer incremental direction, will be exposed to asymmetrical load after commence of the excavation. Besides, thicknesses between right tube right wall and the slope face in this section has decreased up to 6 m level. So, this situation has come up as another construction issue. Moreover, as the tunnel is passing under the 1 st grade archeological protection area, some of the site investigation studies, such as geotechnical drilling and site laboratory works could not have been performed. Thus, this study is explaining the determination of excavation support system of slope tunnel by using engineering geological studies and numerical models. The projected tunnel is nearly 300 m long and located in Klimli Formation, which is represented with sandy limestone, sandstone, siltstone, claystone and marn in this section. As the tunnel site is located under the 1 st grade archeological protection area, any of the required geotechnical site investigation drilling studies and corresponding site testing was not performed on the tunnel axis. Instead of this, line surveys, local sampling, and internationally accepted rock mass classification studies (RMR, Q, GSI) were performed on the rock mass outcrops, which are positioned at the Black Sea side. At the end of these studies, rock mass engineering properties were obtained by using some empirical equations, which use site investigation studies and laboratory test results as input. Tunnel entrance portal was selected for numerical modeling, because of its very low overburden thickness and as it will be affected more from asymmetrical loads. For the determination of excavation support system, which is eligible for predicted deformation levels, all of the obtained data were used for creating of 2D finite element numerical model of the selected area. Keywords: Line surveys, Numerical modeling, Rock mass classifications, Slope tunnel design

1. GİRİŞ Karayolları 15. Bölge Müdürlüğü sınırları içinde yer alan Zonguldak yolu şehir geçişinde mevcut kapasite yetersizliklerinin iyileştirilmesi, taşıt işletme giderleriyle seyahat süresinden tasarruf sağlayarak ekonomiye katkıda bulunulması ve bu şekliyle sürücülere konforlu bir seyir sağlanması amacı ile çift tüplü bir tünel yapımına karar verilmiştir. Söz konusu tünelin yamaç tüneli şeklinde olması, örtü kalınlığının da az olması nedeni ile özellikle proje artış kilometresine göre tünel sağ tüpü tünel kazısının başlaması ile birlikte asimetrik yüklemelere maruz kalacaktır. Harita alımları sonrasında da tünelin giriş portal bölgesinin sağ tüp sağ duvarının yamaca olan et kalınlığının 6 m mertebesine kadar düştüğü tespit edilmiştir. Bu durumda kazı sonrasında kemerlenme oluşmayacak ve stabilite sorunlarına neden olacaktır. Tünel güzergahının 1. derece arkeolojik sit alanı içinde kalması da sondaj ve diğer saha çalışmalarının bir kısmını imkansız kılmıştır. Arazi çalışmaları tünel ekseninin denize bakan kısmında yüzlek veren kesimlerinde hat etütleri, yerinden numune alımı ve uluslararası kabul görmüş kaya sınıflama sistemleri (RMR, Q, GSI) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalar sonucunda yerinde yapılan ölçümler ve laboratuvar deneylerinden elde edilen veriler ile ampirik yaklaşımlar kullanılarak kaya kütlesine ait jeoteknik parametreleri elde edilmiştir. Asimetrik yüklerden en çok etkilenecek, yamaç et kalınlığı az olan tünel giriş portalinin sayısal modeli oluşturulmuştur. 2. TÜNELİN EKSENİNİN JEOLOJİSİ 2.1. Yapısal Jeoloji Güzergahın bulunduğu Zonguldak bölgesindeki çökel kayaları çok kırıklı ve eklemlidir. Eklem, kıvrım ve faylar kuzey-güney yönünde bir sıkışma sonucunda genelde doğu-batı ve kuzeydoğugüneybatı doğrultulu eksen yönlerinde gelişmiştir. Birimlerde hakim eklem yönü de KD-GB doğrultuludur. Daha az belirgin olan eklem takımları da kabaca buna dik yönlerdedir. Eklemler sert, sağlam kayalarda daha iyi ve geniş aralıklı olarak gelişmiştir. Kiltaşı, şeyl gibi kayalarda ise çok sıksık aralıklı ve düzensiz kırıklar şeklinde gelişmiştir. Genellikle kapalı - 5 mm ye kadar açık, düz - pürüzlü, pas sıvalı ve bazı yerlerde de kalsit dolguludur. Bölgedeki kayalarda tabakalar laminadan çok kalın tabakaya kadar değişen kalınlıklardadır. Tabaka araları kapalıdır. Yerel kıvrımlar ve faylar yüzünden tabaka doğrultu ve eğimleri çok değişik olmakla beraber genelde tabakalarda KD-GB doğrultular egemendir, eğimler ise 30 ve daha diktir (KGM, 2015). 2.2. Mühendislik Jeolojisi Aslankayası Tüneli güzergahı ve yakın çevresinde Alt Kretase yaşlı Klimli formasyonu yüzeylenmektedir. İnaltı formasyonunun üzerine uyumlu olarak gelen Klimli formasyonu, kumlu kireçtaşı, kumtaşı, silttaşı, kiltaşı, killi kireçtaşı ve marndan oluşmaktadır. Birimin rengi gri, kurşuni ve sarımsı bej renklidir. Tabakalar ince-orta kalınlıktadır. Formasyon üç üyeye ayırtlanarak incelenmiştir. Sarı renkli kuvars kumtaşları Velibey üyesi, glokonili kumtaşı ve killi kireçtaşları Sapça üyesi, marnlardan oluşan seviyelerde Tasmaca üyesi olarak adlandırılmıştır. Aslankayası tünel güzergahında Klimli formasyonunun Sapça üyesi yüzeylenmektedir. Kumtaşı, kiltaşı, silttaşı ardalanmasından meydana gelen birimde az miktarda kumlu ve killi kireçtaşı seviyeleri bulunur. Kumtaşı taneleri kuvars, glokoni, metamorfik kaya parçası ve magmatik kaya parçalarından oluşmaktadır. Genellikle gri ve yeşil renklidir. Glokoniler birimin yeşil renkli görünmesine neden olur. Katmanlanma karbonatsız olan birimlerde net izlenemez. Alt dokanağı Velibey üyesi ile üst dokanağı da Tasmaca üyesi ile geçişlidir. Birimdeki fosillere göre yaşı Alt Kretase olarak belirlenmiştir (KGM, 2015). Klimli Formasyonuna ait kumtaşları genelde gri renkli, orta - kalın ve düzgün tabakalanmalı, süreksizlik aralığı 15-50 cm, süreksizlik açıklığı < 5 mm olan, çatlakları genellikle temiz yer yer kalsit sıvamalı, dalgalı-pürüzlü, orta derecede ayrışmış çok ayrışmış yapıda, gözlemsel olarak orta sağlam orta dayanımlı ve orta sertliktedir. Tabakalar ana süreksizlikleri oluşturmaktadır. Bu tabakaları dik ve/veya verev yönde kesen eklemler gözlenmektedir. Tünel girişinde ve çıkışında serbest kumtaşı blokları gözlenmiştir. Tünel güzergahı boyunca geçilecek olan birimler mevcut yol kazısında net bir

şekilde gözlendiği ve sahanın 1. Derece arkeolojik sit alanı içinde kalıyor olması nedeniyle sondaj planlanmamıştır. Tünel girişi, güzergahı ve çıkışından Klimli Formasyonu içinde tünel ekseninin farklı kesimlerinden BN-1, BN-2, BN-3 ve BN-4 nolu blok numuneler alınmış ve birimlerin dayanım parametrelerinin belirlenmesi amacıyla alınan bu numuneler üzerinde tek eksenli ve nokta yük deneyleri yaptırılmıştır (Çizelge 1). Çizelge 1. Tünel ekseni üzerinden alınan blok numunelere ait laboratuvar deney sonuçları özet tablosu Numune No W n (%) γ n (kn/m 3 ) E i (Mpa) ν UCS (Mpa) I s(50) (MPa) BN-1 0,22 24,82 9826.00 0,257 38,19 1,22 BN-2 0,14 24,01 7423.00 0,250 30,15 1,27 BN-3 0,17 25,75 10585,67 0,263 41,67 1,47 BN-4 0,20 24,26 5833.00 0,253 23,51 1,19 W n: Doğal su içeriği, γ n: Doğal birim hacim ağırlık, ν: Poisson oranı, I s: Nokta yükü dayanım indisi 3. TÜNEL GİRİŞ PORTALİNİN JEOTEKNİK DEĞERLENDİRMESİ 3.1. Kinematik Ölçüm ve Değerlendirmeler Tünel girişinde kinematik analizler için arazide yapılan çalışmalarla süreksizliklerin eğim ve eğim yönleri ölçülmüştür. Ölçülen veriler doğrultusunda tüm tünel güzergahı için Dips v.5.1. programı kullanılarak kontur ve gül diyagramları ile hakim süreksizlik setleri belirlenmiştir. Süreksizliklerin yoğunluklarına göre tünel genelinde 3 eklem seti ve gelişi güzel eklemler tespit edilmiştir. Tünel girişini temsil etmek üzere alınan ölçülere göre hakim tabakaların eğim ve eğim yönü 69 /220 ve 74 /013 ; hakim eklemin eğim ve eğim yönü ise 52 /284 olarak belirlenmiştir. Şekil 1. Tünel girişinde ölçülebilen hakim süreksizlik setlerine ait kontur ve gül diyagramları 3.2. RMR, Q, GSI Puanı ve Jeoteknik Parametreler Tünelin giriş kesiminde yapılan yüzeysel incelemeler, hat etütleri, blok numunelere yapılan deneyler, süreksizlik ölçümleri ve mühendislik jeolojisi verileri doğrultusunda giriş kesimine ait kaya kütle sınıflaması puanları ve jeoteknik parametreler Çizelge 2 deki gibi tespit edilmiştir.

Çizelge 2. Tünel giriş kesimine ait jeoteknik parametreler UCS, Serbest Basınç Dayanımı (MPa) 38 Temel RMR puanı (Bieniewski, 1989) 49 Düzeltilmiş RMR puanı 37 Q, Tünelcilik Kalite İndisi puanı (Barton, 2002) 1,25 GSI, Jeolojik Dayanım İndisi (Sönmez ve Ulusay, 2002) 47 GSI r Rezidüel Jeolojik Dayanım İndisi puanı (Cai vd., 2007) 25,03 m i (Hoek-Brown kaya sabiti) 11 m b (Hoek-Brown kaya sabiti) 0,882 s (Hoek-Brown kaya sabiti) 0,0009 a (Hoek-Brown kaya sabiti) 0,507 D, Örselenme Faktörü 0,5 E i, Elastisite Modülü (MPa) 9826 ɣ, Birim Hacim Ağırlık (kn/m 3 ) 25 H, Örtü Kalınlığı (m) 15 C rm, Kohezyon (kpa) RMR (Bieniewski, 1989) C rm, Kohezyon (kpa) (Hoek and Brown,1997) 100-200 165* Ø rm, İçsel Sürtünme Açısı ( ) (Bieniewski, 1989) 15-25 Ø rm, İçsel Sürtünme Açısı ( ) (Hoek and Brown, 1997) E rm, Deformasyon Modülü (MPa) (Nicholson and Bieniawski, 1990) E rm, Deformasyon Modülü (MPa) (Hoek and Brown, 2005) 3.3. Kaya Kütle Sınıflamalarına Göre Destek Sisteminin Tahmini 55,13* 1418 1186* Yukarıda Çizelge 2 ve saha çalışmalarından elde edilen veriler ışığında tünel giriş portali için destek sistemi kaya kütle sınıflama sistemlerinin öngördüğü şekli ile Çizelge 3 de verildiği gibi tahmin ortaya çıkmaktadır. Çizelge 3. Öneri tünel kazı destek sınıfları (KTŞ 2013) Kaya, Kazı Sınıfı ve Destek Sınıfı RMR Sınıfı: IV. Kazı, üst yarı - alt yarı kazısı şeklinde olmalı, üst yarıda 1-1.5 m den fazla ilerleme olmamalı, destekler aynanın 10 m gerisine kadar destekler tamamlanmış olmalıdır. Kaya bulonları duvarlarda ve üst yarıda hasır çelikli, 1-1.5 m aralıklı, 4-5 m uzunlukta sistematik olmalı, aynadan 10 m geriye kadar uygulanmalıdır. Püskürtme beton üst yarıda 100-150, yan duvarlarda 100 mm olmalıdır. Çelik iksa gereken yerlerde 1,5 m aralıklı uygulanmalıdır (Bieniawski, 1989). Q Sınıfı Destek Kategorisi, Tavan için 23A; 1-1.5 m arayla gerdirmeli enjeksiyonlu sistematik bulonlama ve hasır çelik takviyeli 10-15 cm püskürtme beton uygulanmalıdır. Duvar için 23B; 1-1,5 m arayla gerdirmesiz enjeksiyonlu sistematik bulonlama + tel kafes takviyeli 5-10 cm püskürtme beton (Barton vd., 1974 ve Barton, 2002). NATM Destek Sınıfı B2; Çok Gevrek kaya kütlesi olarak adlandırılan bu tür kayalarda tünel desteklemesinin zamanında yapılması halinde deformasyonlar hızla azalırlar. Zamanında destekleme yapılmaması veya destekleme elemanlarının yetersiz olması halinde derinlere ulaşan gevşemeler ve buna bağlı olarak kopmalar meydana gelir. Bozuşmuş veya ayrışmış kaya kütlesi içerisine fazla su akışının kaya kütlesinin mukavemeti üzerinde etkisi bulunmamaktadır. Kazı tünel kesitine bağlı olarak bölünür. İlerleme adımı uzunluğu, desteksiz durma süresi ve desteksiz açıklığa bağlı olarak belirlenir. İlerleme adımı üst yarı kazısında 1.5-2.0 m, alt yarıda ise 3.0-3.5 m den fazla olmayacaktır. Kazı genellikle yumuşak patlatma ile yapılır. Tünel tavanı ve yan duvarlarda sistematik destekleme gereklidir. Gerektiğinde tavanda süren kullanılacaktır. Süren için delme ve benzeri işlemlerin aynadaki veya tavandaki kaya kütlesi üzerindeki olumsuz etkileri önlenecektir. Çizelge 3. den de görüleceği gibi kaya kütle sınıflama sistemleri bir miktar uygulanacak destek sistemi hakkında fikir verse de uygulanması gereken destekleme ile ilgili detay bilgi içermemektedir. NATM sisteminde ise önerilen destek sistemi çok daha genel anlatımlarla açıklanmıştır. Dolayısı ile sadece kaya kütle sınıflama sistemleri aracılığı ile tünel içinde destek projesi tasarlanması hatalı olmasa da eksik olacaktır.

4. TÜNEL KAZISININ SAYISAL MODELLEMESİ Bir önceki bölümde açıklanan nedenlerle tünel kazısı yapılacak olan ortamın et kalınlığına bağlı olarak kazı sonrası ortaya çıkacak gerilme dağılımları da göz önüne alınmalı ve bu doğrultuda destek tasarımına gidilmelidir. Bu çalışmada bu değerlendirme nümerik analizler yardımı ile yapılmıştır. Bunun için 15 aşamalı bir model seçilmiş, her tüpün üst yarı kazısı makinalı olarak kazılacağı için toplam 3 adımda tamamlanmış, altyarı kazıları ise aynada kazı ve destek çalışmalarının gerçek durumunu yansıtabilmek için altyarının sağı ve solu olmak üzere iki ayrı kazı adımında tamamlanmıştır. Üst yarı kazıları tamamlandıktan sonra deformasyonların kontrollü gelişimini görebilmek adına hasır çelik ve 5 cm püskürtme beton uygulanmıştır. Çevre kayada yüzeyde süreksizlikler ölçülmüş olmasına karşın bunlar dolgusuz, hemen hemen kapalı durumda olduklarından ve devamlılıkları da gözlenmediğinden modele süreksizlikler dahil edilmemiştir. Kaya kütlesi zayıf orta kaya yapısında olduğundan Genelleştirilmiş Hoek-Brown yenilme kriteri (Hoek and Brown, 1997 ve Sönmez ve Ulusay, 2002) kullanılmıştır (Çizelge 2 deki veriler yardımı ile). Oluşturulan model ve kaya kütlesine ait dayanım parametreleri Şekil 2 de verilmiştir. Şekil 2. Model geometrisi, ağ durumu ve girdi parametreleri Yapılan analiz sonrasında kazı öncesi gerilmeler ve dağılımı Şekil 3 de gösterilmiştir. Kazı öncesinde arazinin doğal halinde ortalama gerilme dağılımı, asimetrik yükler nedeni ile gerilme vektörleri yamaç dışına doğru gelişmiştir. Şekilden de görüleceği üzere, topoğrafik ve jeolojik koşullar nedeni ile arazi çalışmaları sonucunda da öngörüldüğü gibi tünel kazısı sonrasında asimetrik gerilme dağılımı oluşacak ve bu durum da tünel kazısının başlamasıyla beraber kazı stabilitesi üzerine olumsuz etki yapacaktır. Şekil 3. Kazı öncesinde arazinin doğal halinde ortalama gerilme dağılımı, asimetrik yükler nedeni ile gerilme vektörleri yamaç dışına doğru gelişmektedir. 15 aşamalı kazı modelinde ilk aşamada sol tüp üst yarısı kazısı üç aşamada tamamlanmış ve 5 cm püskürtme beton uygulanmıştır, sonraki aşamada ise aynı şekilde sağ tüp üstyarı kazısı

tamamlanmıştır. Alt yarı kazıları da arazi uygulamasına uygun şekilde her tüp için iki aşamalı kazı ile modellenmiş ve 5 cm püskürtme beton uygulanmıştır. Kazı sonrasında ortaya çıkan düşey ve yatay yönde gelişen basınç miktarları ile bunlara bağlı oluşan kesme ve tansiyon gerilmelerinin durumu ise Şekil 4 ve 5 de verilmiştir. Analiz sonucu elde edilen şekilden de görüleceği üzere kazı sonrasında düşey yöndeki gerilmeler yatay gerilmelerin 3.5 katı kadardır. Tünel stabilitesini sağlamak için gerekli destek seçimi bu aşamadan sonra yatay ve düşey yöndeki gerilmeleri karşılayacak şekilde analize esas kritik kesitler bazında yapılmıştır. Aşağıdaki şekillerden de görüleceği üzere bu örnekte en büyük gerilmeler hemen hemen düşeye yakın doğrultuda ve yamaca doğru gelişmiştir. Destek sistemi tasarlanırken, seçilen desteklerin dayanabileceği basınçların yanı sıra bu basınçlar nedeni ile gelişecek gerilmelerin yönleri de destek tasarımında dikkate alınmıştır. Ancak bu çalışma sadece olumsuz arazi koşullarının ve jeolojik yapının tünel kazısı üzerine olan etkilerini vurgulamak olduğu için destek tasarımına burada yer verilmemiş, sadece kazı sonrası dökülmeleri önlemek için uygulanan ince püskürtme beton tabakası modellenmiştir. Şekil 4. Kazı sonrası düşey yöndeki basınç ve gerilme dağılımı Şekil 5. Kazı sonrası yatay yöndeki basınç ve gerilme dağılımı 5. SONUÇ Elde edilen modelleme sonuçlarına göre modellemesi yapılan kesitte tünel kazısı sonrasında kazı duvarlarına önemli miktarlarda gerilmelerin etki etmediği görülmektedir. Dolayısı ile daha önce bölüm 3.3 de açıklanmış olan kaya kütle sınıflama verileri ile elde edilen ve daha çok tecrübeye dayalı destekleme önerilerinin birebir uygulanması hatalı olmasa da tam olarak her zaman istenilen amaca hizmet etmeyebilir. Ancak, arazi çalışmaları ve kaya kütle sınıflandırmaları olmadan sadece bilgisayar destekli modeller yardımı ile tasarım yapmak ise, arazinin jeolojik yapısını okunmadan, jeolojik yapıların istifsel ilişkilerini birbiri ile değerlendirmeden, mühendislik jeolojisi modelini kurmadan tasarım yapılması ise daha vahim sonuçlar doğuracaktır. Sayısal model yazılımları sadece kendine sunulanı belirli kabuller yaparak değerlendirebilecek yeterliliktedir. Bu nedenle tünel tasarımı yapılırken, detaylı arazi çalışmaları ile arazinin mühendislik jeolojisi modeli ile olası kaya davranışları mühendislik jeolojisi çalışmalarında tecrübeli bir jeoloji mühendisi tarafından ortaya konmalı, daha

sonra oluşturulan modelin mühendisin arazi çalışmalarından elde ettiği beklentileri ne derece uyduğu oluşturulacak modeller yardımı ile tartışılarak destek tasarımına geçilmeli ve uygulama paftaları bu doğrultuda üretilmelidir. 6. KAYNAKLAR -Barton, N., Lien, R., Lunde, J., 1974, Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support, Rock Mechanics, 6, 189-239 -Barton, N., 2002, Some new Q-value correlations to assist in site characterization and tunnel design, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, v.39, pp.185 216 -Bieniawski, Z.T., 1989, Engineering rock mass classification, John Wiley Sons, New York - Cai M, Kaiser PK, Tasaka Y, Minamic M., 2007, Determination of residual strength parameters of jointed rock masses using the GSI system. Int J Rock Mech Min Sci 2007;44:247 65. -Hoek, E., Brown, E.T., 1997, Practical estimates of rock mass strength, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, v.34(8), pp1165 1186 - Hoek, E., Diederichs, M.S., 2005, Empirical Estimation of Rock Mass Modulus, International Journal Of Rock Mechanics and Mining Sciences, v.43 -KTŞ, 2013, Karayolu Teknik Şartnamesi, Bölüm 350 - Nicholson, G.A., Bieniawski, Z.T., 1990, A nonlinear deformation modulus based on rock mass classification, International Journal of Mining and Geological Engineering, v. 8, issue 3, pp 181-202 -Sönmez, H., Ulusay, R., 2002, A discussion on the Hoek Brown failure criterion and suggested modification to the criterion verified by slope stability case studies, Yerbilimleri Dergisi, v.26, p.77-79