Upload
others
View
13
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜİNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜİNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜİNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜİNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
TÜNEL DERSİTÜNEL DERSİ2 Bölüm2 Bölüm
İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜİNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜTÜNEL DERSİTÜNEL DERSİ
2 Bölüm2 Bölüm2. Bölüm2. Bölüm(Jeolojik ve tektonik yapı, Kaya kütlesi Özellikleri ve Sondaj Yoğunluğu)(Jeolojik ve tektonik yapı, Kaya kütlesi Özellikleri ve Sondaj Yoğunluğu)
2. Bölüm2. Bölüm(Jeolojik ve tektonik yapı, Kaya kütlesi Özellikleri ve Sondaj Yoğunluğu)(Jeolojik ve tektonik yapı, Kaya kütlesi Özellikleri ve Sondaj Yoğunluğu)
Prof. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLUProf. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLUProf. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLUProf. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLUProf. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLUProf. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLU
Yapı Merkezi AR&GE BölümüYapı Merkezi AR&GE Bölümü
Prof. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLUProf. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLU
Yapı Merkezi AR&GE BölümüYapı Merkezi AR&GE Bölümü
2009200920092009
11
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Uzun bir tünel projesinde karşılaşılabilecek jeolojik ortamlara örneklerUzun bir tünel projesinde karşılaşılabilecek jeolojik ortamlara örnekler
Büyük fay Talk şist katmanı
Bindirme zonu
Ezilme zonu
Granit ŞistŞist Gnays Tünel
DenizDeniz
İki nokta arası mesafe100 150 200 250 300 350 400
Çatlaklı granit Büyük fay sistemi Zayıf kaya katmanı Çatlaklı şist Bindirme zonu Minör fay sistemi Çatlaklı gnays
I II III IV V VI VII
22Kaynak: Stille ve Palmström, 2008.
(blok yapılı) (zayıflık zonu) (zayıflık zonu) (bloklu yapı) (zayıflık zonu) (zayıflık zonu) (blok yapılı)
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Devamıdır…
Uzun bir tünel projesinde karşılaşılabilecek jeolojik ortamlara örnekler
I) Çatlaklı Granit (blok yapılı)Tam cepheli makineli kazı durumunda, gerek iksa gerekse kazı ilerlemeleri bakımından herhangi bir teknik sıkıntı sözkonusu değildir.Granitin bileşimi içinde aşındırıcılık özelliğine sahip olan kuvars, feldspat gibi minerallerin kimyasal bileşimde bulunma miktarlarına bağlıolarak disk keski aşınır. Disk keskileri değiştirme giderlerini azaltmak için geçilen formasyonların aşındırıcılık bakımından kritik olanmineralleri, petrografik analizlerle önceden belirlenmelidir.
II) Büyük fay sistemi (zayıflık zonu)Tam cepheli delme makinelerinin (TBM) kullanıldığı tünellerde fay geçişlerinde gerek stabilite açısından, gerekse ilerleme hızı açısındanönemli teknik problemler gözlenir. Diğer kelimelerle tünelin ilerleme hızları, normal koşullardaki ilerleme hızının belirgin şekilde altındaolacaktır. Özellikle bu zonların yumuşak olmasından dolayı, kazımakinelerinde yan cidarlara gömülmeler oluşur.Buradaki problemlerin büyüklüğü fay sisteminin yataydaki kalınlığına ve fay breşmalzemesinin yerinde mekanik büyüklüklerine bağlıdır.
III) Zayıf kaya katmanı(zayıflık zonu)II. zonda belirtilen hususlar, III zonda da geçerlidir. Bu zonda oluşacak bir tavan boşalmasında, tünelin su geliri artabilir.
IV) Çatlaklı şist (bloklu yapı)III zon için söylenenler bu zon için de geçerlidirIII. zon için söylenenler bu zon için de geçerlidir.
V) Bindirme ZonuIII. zon için söylenenler bu zon için de geçerlidir. Beklenen su gelir artışları için tedbirler alınması gerekir.
VI) Minör fay sistemiVI) Minör fay sistemiBu bölgede beklenen problemler II. zon için sıralanan sorunlardan daha az şiddette gözlenecektir.
VII) Çatlaklı gnays (bloklu yapı)Bu bölgedeki ilerleme hızları ve iksaya ilişkin problemler hemen hemen sorunsuzdur. Ancak artan derinlik durumlarında radyal
d ği ti /k bü üklüğü d t l ö k l bili
33Kaynak: Saille ve Palmström, 2008’ den değiştirilerek.
yerdeğiştirme/kazı yarı çapı büyüklüğünde artışlar sözkonusu olabilir.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Kaya kütlelerinin yerinde mekanik büyüklüklerini (basınç dayanımı, çekme y y y ( ç y , çdayanımı, elastik modül, kohezyon) belirleyen süreksizlikler/pürüzlülük
Pürüzlülüğün Kalitatif Olarak Belirlenmesi
PürüzlüI
ARSondaj deliği
Dolgu
Pürüzlü
Düz
Kaygan
I
II
III
ANIM
I ARTA
Blok boyutu Pürüzlü
Düz
BASAMAKLI
IV
YMA DAYA
Süreksizlik aralığı
PürüzlülükDüz
Kaygan
DALGALI
V
VI
KAY
Devamlılık
Ölçüm hattı
Eğim ve eğim yönü (yönelim)
Su sızıntısı
Pürüzlü
Düz
VII
VIII
Süreksizlik takımlarının sayısı ve ortalama aralıkları kayanın yerinde dayanım büyüklüklerini etkiler. Artan süreksizlik sayısı ve azalan
sızıntısıKaygan
DÜZLEMSELIX
44
Kaynak: Hodson, 1989’ dan alıntılayan, Ulusay ve Sönmez, 2007.
aralıklar, kaya kütlesinin tüm mekanik büyüklüklerini azaltır.
Tünel kazı açıklığı/ çatlak aralığı karakteristik oranı, tünelin verilen gerilme koşulları altında davranışını belirler.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Kaya ortamında süreksizliklerin ölçülmesiKaya ortamında süreksizliklerin ölçülmesi
Ölçüm hattı uzunluğu (L)
Süreksizlikler
Kesişim
Ölçüm hattı
Görünür aralık, x
SüreksizliklerSüreksizlikler
Şerit metre
55Kaynak: Ulusay ve Sönmez, 2007.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Kaya kütlesinin mekanik olarak tanımlanmasıy
Özürsüz TEK CİSİM
OLİT
İLME
CESİ
Basınç Gerilmesi, σ
1KONTİNUUM
(SÜREKLİ ORTAM)
Bi
Çatlaklı TEK CİSİM
MON
YENİ
ÖNC
Tekil süreksizlikÇOK CİSİM
1
2
3
(SÜREKLİ ORTAM)Basınç dayanımı
rim Kısalm
aLİLİT
LİLİT
NİLME
NRA
SI
ÇOK CİSİM
Düzenli çatlaklıÇOK CİSİM
Düzenli parçalanmış
DİSKONTİNUUM(SÜREKSİZ ORTAM)
4
5
a, ε
POPO YEN
SON p ç ş
ÇOK CİSİM
Düzensiz parçalanmışÇOK CİSİM
KUVAZİ KONTİNUUM
5
6
Ufalanmış ezilmişÇOK CİSİM
KUVAZİ KONTİNUUM(SANKİ SÜREKLİ ORTAM)7
Kalıntı basınç dayanımıÖrnek: Çatlaksız bir kaya – Ø50x100 karot – numunesinde basınç dayanım düzeyinin %50’ sine kadar davranışı “özürsüz tek
cisim” iken, yenilme noktasına geldiğinde numune “çatlaklı tek cisim” özelliği sergiler. Yenilme noktasından sonra aynı
numunede çatlak sayıları artarak devam eder. Artan süreksizlik nedeniyle ortamın basınç dayanımı, sağlam numuneye ait
basınç dayanımından daha küçüktür. Kalıntı dayanım düzeyine ulaşıldığında – birim kısalmanın çok büyük değerler alması
66
Kaynak: Vardar, 2005.
durumu – numune, içinde bir çok çatlakla sınırlandırılmış “ufalanmış, ezilmiş çok cisim” şekline dönüşür. Daha açık anlatımı
ile bu durumdaki numune doğadaki çok çatlaklı ezilmiş bir zonun tüm fiziksel ve mekanik özelliklerini ifade eder. Böyle bir
ortamda açılmış tünel “sürekli ortam” mekaniğiyle modellenebilir.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Kaya kütlesi süreksizliklerdeki (çatlaklardaki) suyun yeraltı kazılarına etkileri
c
a b
Tünel açıklığı
a) Çatlaklardaki su geliri, çatlağın/kaya kütlesinin yerindeki mekanik büyüklüklerini önemli ölçüdedeğiştirir. Özellikle yerinde basınç dayanımı,σb,y, yerinde elastik modül, Ey, kohezyon, cyd ğ l i d ki l k d ik b l bili I l k d d ki i l ü ü Ø kdeğerlerindeki azalma çok dramatik boyutta olabilir. Islak durumdaki içsel sürtünme açısı, Ø, kuruduruma göre birkaç derece ‐ 2 ° ila 5° daha düşük olabilir.
b) Süreksizlik yüzeyleri arasında dolaşan suyun basıncı yüksekse, çatlak düzeyine dik olarak etki edennormal gerilmenin büyüklüğünü önemli ölçüde azaltarak, kaya kütlesinin yenilme zarf eğrisine aitkarakteristik büyüklükleri (kohezyon ve içsel sürtünme açısı) azaltır.
77Kaynak: Hodson, 1989’ dan alıntılayan Ulusay ve Sönmez, 2007’ den değiştirilerek.
c) Çok yüksek normal gerilme altında bulunan süreksizliklerde ise dolgusuz çatlaklar kapanarak,ortamın drenaj özelliklerini azaltır. Su drene olamadığından dolayı tünel kazısı etrafındaki su basıncıartar.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
İ t b l T k F d öl ül (t b k k l l ğ tl kİstanbul Trakya Formasyonunda ölçülen (tabaka kalınlığı‐çatlaksıklığı)arasındaki ilişkileri
Ortalama Tabaka kalınlığı 23 cmOrtalama Çatlak sıklığı 12 ad/ m
Kaynak: Eriş 1999
88
Kaynak: Eriş, 1999
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Zayıflık Zonları ve Tünel Projelerine Olası EtkileriZayıflık Zonları ve Tünel Projelerine Olası Etkileri
Yoğun ezilmiş zonKil
Karmaşık ezilmiş zonKil damarları
Ezilmiş kayaKil yok veya çok az killi
Ezilmiş zonBiraz ayrışma
Ezilmiş zonBiraz kil
a b c d e
• Çatlaklı yapısınedeni ile kayakütlesinin yerindemekanikbüyüklükleri daha
• a’ daki durumgeçerlidir. Bozunmazonlarının varlığınedeni ile yerindedayanımlar daha da
• b maddesinde söylenenlergeçerlidir.•Kil mineralinin cinsine vezon içerisindeki kapsadığıalana bağlı olarak tünel
• c maddesindesöylenenlergeçerlidir.
•Bu tür zonlarda tüneldeformasyonlarına (radyalcidar yerdeğiştirmesi/kazıyarı çapı) bağlı olarak çokciddi stabilite sorunlarıbüyüklükleri daha
küçüktür.• Çatlak dolgusununolup, olmamadurumuna göre su
dayanımlar daha daazalır.• Bu zonların içindeyapılan kazılardaradyal
alana bağlı olarak, tünelcidar kapanmaları dahaşiddetlidir. Bu hareketlerzaman boyutuna bağlıolarak artar (bu tür
ciddi stabilite sorunlarıyaşanır. Killi kesim bütünayrışma zonunukapsadığından dolayı yer altısuyunun drenajı tam olarakğl d l
99
Kaynak: Stille ve Palmström, 2008’ den değiştirilerek.
geliri sözkonusudur. yerdeğiştirme/kapanma hareketleribelirgindir.
ortamlardaki deformasyonözellikleri sünmeözelliğindedir).
sağlanamaz. Bu nedenletünel iksa sistemine ekolarak büyük boyutta subasıncı etkir.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Tanım Tanımlama Ölçütü Bozunma Derecesi
Kaya kütlelerinin bozunma derecesiyle ilgili sınıflama (ISRM, 1981)
Bozunmamış(taze)
Kayanın bozunduğuna ilişkin gözle ayırt edilebilir birbelirti olmamakla birlikte, ana süreksizlik yüzeylerindeönemsiz bir renk değişimi gözlenebilir.
W1
AzB
Kaya malzemesinde ve süreksizlik yüzeylerinde renkdeğişimi gözlenir. Bozunma nedeniyle tüm kayacın rengi
W2Bozunmuş değişimi gözlenir. Bozunma nedeniyle tüm kayacın rengi
değişmiş ve kaya taze halinden daha zayıf olabilir.
Orta DerecedeBozunmuş
Kayanın yarısından az bir kısmı toprak zemine dönüşerekayrışmış ve/veya parçalanmıştır. Kaya; taze, ya da renkdeğişimine uğramış olup, sürekli bir kütle veya çekirdek
h li d di
W3
taşı halindedir.
TamamenBozunmuş
Kayanın tümü toprak zemine dönüşerek ayrışmış ve/veyaparçalanmıştır. Ancak, orijinal kaya kütlesinin yapısı halenkorunmaktadır.
W4
K tü ü t k i dö ü ü tü K W5ArtıkZemin
Kayanım tümü toprak zemine dönüşmüştür. Kayakütlesinin yapısı ve dokusu kaybolmuştur. Hacim olarakbüyük bir değişiklik olmakla birlikte, zemin taşınmamıştır.
W5
Fi iksel e kim asal şekilde a r şan ka a kütlelerinin tüm fi iksel (birim hacim ağ rl k poro ite s
DeğerlendirmeFiziksel ve kimyasal şekilde ayrışan kaya kütlelerinin, tüm fiziksel (birim hacim ağırlık, porozite, su
emme, sesin yayılma hızı vs.) ve mekanik (basınç dayanımı, çekme dayanımı, elastik modül,
kohezyon ve içsel sürtünme açısı) büyüklükleri artan bozunma derecesi ile azalır. Özellikle sığ tünel
projelerinde ‐ ≤3D – ayrışma zonları ve bu zonların bozunma derecelerinin sayısal bir şekilde
1010Kaynak: Ulusay ve Sönmez, 2007.
projelerinde ‐ ≤3D –, ayrışma zonları ve bu zonların bozunma derecelerinin sayısal bir şekilde
belirlenmesi, tünel stabilitesi ve kazı işlemlerinin etkinliği açısından çok önemlidir.
(D= Tünel kazı açıklığı)
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
İLAVE GÖSTERİM
• Küçük
• Karot tanımlaması:‐ Genellikle malzeme tanımlaması yapılır.
numune
• Mühendislik yapısı (şev, tünel aynası vb.) boyutları
•Zon sınırları:‐ Martin ve Hencher, 1986 kriterine göre
• Yapısal jeoloji:‐ Yapraklanma, dayk ve
• Bölgesel tanımlama:‐ Kütle boyutu
1111
p , yçatlaklar rapor edilecektir
Kütle boyutu‐ Kütleyi oluşturan farklı malzemeleri içeren tanım
‐ Aralarındaki ilişkiler‐ Çatlaklar
Kaynak: Shirlaw vd., 2001
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
İLAVE GÖSTERİM
Ayrışmış Kaya Kütleleri:
II dereceIV derece
IV derece bozunma
II derece bozunmabozunma
IV derece bozunma
Düzensiz bozunma granitBozunma derecesi: Ortada II Derece, kenarlarda IV Derece(II Derece bozunma: Kaya malzemesinde ve süreksizlik ü l i d k d ği i i ö l i )
Üniform bozunma granit Bozunma Derecesi: IV Derece(IV Derece bozunma: Kayanın tümü toprak zeminedö ü k / l t ) yüzeylerinde renk değişimi gözlenir).dönüşerek ayrışmış ve/veya parçalanmıştır).
1212Kaynak: Shirlaw vd., 2001
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Büyük süreksizlik yapıları olan faylar, geometrik ve gerilme özellikleri y y p y , g g
Normal Fay Ters fayDoğrultu atımlı fay
φα = 45° +
2
Kırılma hattı Kırılma hattıKırılma hattı
Atım miktarı
A
Aφ
α = 45° +2
A
σz
Gerilme Durumu: σz> σy > σx Gerilme Durumu: σx> σy > σzGerilme Durumu: σy> σx> σz
Kırılma hattı boyunca bir blok diğerblok üzerinde düşey yönde hareketetmiştir. Bu yer değiştirmededüşey asal gerilme temel bileşendir.
Kırılma hattı boyunca bir blokdiğer blok üzerinde yatay yöndehareket etmiştir. Bu yerdeğiştirmede σy hakim gerilmedir.
α kırılma açısıyla tanımlanan kırılmahattı boyunca bir blok diğer bloküzerine çıkmıştır (Ø= Formasyonuniçsel sürtünme açısı). Bu yer
Ege Bölgesi’ nde M= 5,0 – 6,5büyüklüğünde deprem üreten faysistemleri “normal atımlı fay”’lardır.
yÜlkemizde sismik yönden enhareketli ve yıkıcı depremleri M=5,0 – 7,9 oluşturan Kuzey AnadoluFay sistemi, “doğrultu atımlı fay”’sistemine örnektir.
değiştirmede σx hakim gerilmedir.Güney Anadolu Bölgesi’ ndeki yıkıcıdepremleri üreten Bitlis Fay sistemitipik bir “bindirme fay”’ dır.
1313Kaynak:Whittaker ve Frith, 1990’ den değiştirilerek.
sistemine örnektir.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Bolu Tüneli’ nin KuzeyBolu Tüneli nin KuzeyAnadolu Fay Hattına görePozisyonu:
BOLUBOLU
BOLU
1414Kaynak: Dalgıç, S, 2002
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Bolu Tünel Geçkisinin Jeolojik Kesiti
ASARSUYU BÖLÜMÜ ELMALIK BÖLÜMÜK G
Bolu Tünel Geçkisinin Jeolojik Kesiti
Pilot tünel yönü Pilot tünel yönüAsarsuyubindirme zonu
Kazılmış Kazılmış
Kestirim
bindirme zonuAna tünel kazı yönüAna tünel kazı yönü
Yedigöller İkizoluk Atyayla Elmalık Fındıcak AsarsuyugFormasyonu Amfibolit
İkizolukFormasyonu Kireçtaşı
AtyaylaFormasyonu Breşik mermer
Elmalık Formasyonu Granit
FındıcakFormasyonu Kumtaşı, çamurtaşı
AsarsuyuFormasyonu Siltli kil, kil
1515PREKAMBRİYEN DEVONİYEN ÜST KRETASE – ALT EOSEN PLİYOESEN
Kaynak: Dalgıç, S., 2002.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Marmara Denizi Fay Sistemi y
1616
Source: http://wwz.ifremer.fr/esonet_emso/content/download/33356/278218/file/marmara‐observatory.pdf
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Antiklinal yapı
Arazi basıncı açısından tünelin açıldığı bölgede doğal
kemerlenmeden dolayı basınç azdır. Buna karşın portal – tünel
Çekme çatlakları
– Tünel ekseni antiklinal eksenine dik –
Tünel
çıkışına doğru olan – kesimlerde ise derinlik basıncı göreceli
olarak daha fazladır (P0,1<P0,2).1122
KesitSu geçirgenlik katsayısı fazla olan kaya kütlesi/zemin koşullarında
çekme çatlaklarının varlığından dolayı “su geliri” sözkonusudur.
Senklinal yapı
Yukarıda belirtilen hususun tam tersi durum gözlenir Diğer
– Tünel ekseni sentiklinal eksenine dik –
Tünel
Yukarıda belirtilen hususun tam tersi durum gözlenir. Diğer
kelimelerle tünel açıldığı kesimdeki arazi basıncı doğal jeolojik
yapıdan dolayı diğer kesimlere nazaran daha fazladır (P0,1>P0,2).1122
Kesit
Basınçlı akifer durumunda tabandaki çekme çatlaklarının su
geliri beklenmelidir.
Çekme çatlakları
1717Kaynak:Whittaker ve Frith, 1990.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Kayma ve
Devamıdır…
– Tünel ekseni antiklinal eksenine paralel –
Gerilme büyüklüğüne ve çatlak geometrisine bağlı olarak tavanda kaya
bloklarının düşme olasılığı yüksektir. Bu nedenle tavan stabilitesini
Kayma ve çekme çatlakları
arttırmak bakımından uygulanacak püskürtme betonun kalınlığı
arttırılmalıdır.
– Tünel ekseni sentiklinal eksenine paralel –
Gerilme büyüklüğüne ve çatlak geometrisine bağlı olarak tünelin yan
id l d bl kl dü l l ğ ük kti B d l id
Çekme çatlakları
cidarlarında blokların düşme olasılığı yüksektir. Bu nedenle yan cidarın
stabilitesini arttırmak bakımından uygulanan saplamanın uzunluğu ve
yoğunluğu arttırılmalıdır.
– Şariyaj – bindirme – jeolojil yapısı içinde açılan –
Bu kompleks yapıda hem tavan, hem yan cidarlar önemli boyutta
sıkışma hareketine maruzdur. Bu durumlarda beklenen tavan, yan cidar
ve taban hareketlerin düzeyi, normal jeolojik koşullardakinden daha
d tik ld ğ d i k ld t t l l d
1818Kaynak:Whittaker ve Frith, 1990.
dramatik olduğu daima akılda tutulmalıdır.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Nm1)(o2)3)4)
SPECIAL MATERIALSCONTINUOUS / bulkyDISCONTINUOUSCONTINUOUS / intact TNOTE: W
ater inflmay take place at
) Will take place
open joints)) Requires m
ater) Requires conte) The process req
SPECIAL MATERIALS
Soft or weak materials
CONTINUOUS / bulky
Highly jointed, crushed orsoil‐like materials
DISCONTINUOUS
Jointed rocks intersected by weaklayers or by seams (filled joints)
Rocks intersected by joints and partings
Weak to strong rocksintersected by few joints
CONTINUOUS / intact TYPE OF RO
CKMA
as material in
EDCBA
INFLU
ENCuenced behaviot the sam
e time
porous material
rials with sw
ellinnt of sw
elling claquires content o
ASS CO
MPO
SITIOn w
eakness zone (typ
Alternating soft and ha
layers (as clay schist ‐sandstone ‐clay schist)
Rock fragments in a
matrix of soft (clayish)
material
Soft or weak
materials w
ithplastic
properties (mudstone ,
clay‐like materials)
Highly jointed rocks
with clay‐seam
s or shears
Highly jointed or
crushedrocks (sugar‐
cube etc.),little clay
Soil‐like material w
ithfriction properties (lo ocem
ented sandstones,crushed and disintegramaterials in som
e faul
Occurrence of
seams (filled joints)
Prominent w
eatherinalong joints
Occurrence of w
eakbedding layers (m
ain lsom
e sedimentary
sequences)
Jointed homogeneou
foliated, and bedded rocks
Jointed, schistose ro
Layered and bedded rocks
with frequent
partings(slate, flagst o
some shales)
Brittle homogeneou s
foliatedrocks(granite
gneiss,quartzite, etc.)
Schistose (deformab
rocks with high cont e
of platy minerals
Plastic /deformable r
(soapstone, rocksalt,clayish rocks)
ED/TRIG
GERED
BY:our occurs simult
as swelling,bloc
s and where the
g minerals (sm
eay in seam
s and f m
aterials susce
ON
INIT
(without
pe)rd,ose,atedlts)
ngly in
s,cks
one,
sand
e, )le)ent
rocks, som
e IVI IIIVIVIVV
E1E2E3
D1
D2
D3
C1
C2C3
B1B2B3A1
A2A3
cave‐inblock falls; cave‐in
block falls;
i
cave‐in
running d
block fallsStable ‐ block falls
low ‐m
odera
low ‐m
odera
low ‐m
odera
STRtaneously to the ck falls, together
ere are channels
ctite, anhydrite)clay zoneseptible to m
oistu
TIAL BEH
AVIOUR
appropriate suppo
block falls, cave‐in;plastic deformation (initial)
cave‐in
running ground
ground
water inflow 1) ; water inburst 1)
block fallsblock falls; buckling
water inflow 1) ; water inburst 1)
plastic deformations
(initial)
Slabbing; bursting
teoverstressed
WATE
tehigh
WATE
ateoverstressed
WATE
RESSES
stress induced; r w
ith water inbu
)ure
Nece s
is perfpossibwater
groun
ort)LO
NG
(withou
flowing ground 1)f ;
cave‐inblock falls; cave‐in
cave‐inblock fallsStable block
fall(s)
low ‐m
oderER
low ‐m
oderER
low ‐m
oderER
STexample: cave‐i
urst, etc
ssary initial suppform
ed and ble
water inflow
,r ingress or flownd is sealed
G‐TERM
BEHAVIOU
ut appropriate supp
running ground block
falls; cave‐in
block falls, cave‐in; squeezing
flowing )
flowing ground 1)
Swelling 2)
ravelling 3) Swelling 3)
block fallsblock falls; buckling
Swelling 3)Swelling 3)
ravelling 4) Swelling 3)
Squeezing Rupturing
Swelling 2)
lli 4) Swelling 2)
rateoverstressed
WAT
ratehigh
WAT
rateoverstressed
WAT
TRESSES
1919
n
port
, wing
URport)
ground 1)ground Swelling 3)
ravelling )
(fromslaking)SwellingSwelling ravelling )
(fromslaking)Swellingravelling 4)
(fromslaking)Swelling TER
TER
TER
Kaynak: Stille ve Palmström, 2008’ den değiştirilerek.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Önerilen Sondaj Yoğunluğunun (ABD’de tamamlanmış 100 adet tünel projesi) Tünel Projesi Bazında Değişimi
Sondaj Yoğunluğu o Medyan ortalama Değeri :~0,35 m/m
nden
), %
Seçilmiş proje çalışmaları, 1,2,3,4,5,6,7,8,9
İyi sonuçlar için 1,5 m/m’ yekadar artırılabilir.
G t k ik A t l maliyeti cinsin
Geoteknik Araştırmaların ;(Toplam Maliyet / Proje Bütçesi)oranı ortalama %1,6
İ mlanm
ış proje m
İyi sonuçlar için % 3’ekadar artırılabilir.
(1) Birim geoteknik araştırma Be
deli (tam
am
yatırımı proje maliyetinde (15) birim kazanımsağlayabilmektedir. 36, Medyan değer, genel
ktörün
Proje B
Kaynak: Geotechnical Site İnvestigationsFor Underground Projects, Amerikan Tünel Teknolojileri Komitesi USNCTT
42 yaygın uygulama
Kontrak
1 m tünel uzunluğu için açılan sondaj uzunluğu, m/m
2020
Tünel Teknolojileri Komitesi‐USNCTT,1984.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Denizaltı Tünel Projelerinde Geoteknik Araştırmaların (Mühendislik jeolojisi ve jeofizik
% 100
Denizaltı tünelleriC A
B
araştırmalar, sondajların açılması ve laboratuar çalışması vs) Giderleri
% 10
Denizaltı tünelleri
BA
C
B
D
Ceri, %
% 1
A
TBM (Tam cepheli tünel açma)
Araştırma Gid
% 1
% 0
A
% 0
0,1 1 10 100
Tünel Uzunluğu, km
Şekil – Norveç delme + patlatma tünel açma pratiğinde önerilen araştırma gideri – kazı
masrafı= Delme + patlatma + iksa, cinsinden – ve tünel uzunluğu (A, B, C, D açıklamaları
izleyen çizelgede belirtilmiştir.)
2121Kaynak: LindstrØm ve Kveen, Norwegan Tunneling Society, Publication No: 15, p 75 – 74, 2005.
y ç g ş )
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Devamıdır…
Araştırma Sınıfının Tanımı
Zorluk Derecesi
a1Düşük
a2Orta
a3Yüksek
b. Tünel projesine
b1Düşük
A A B
b2 A B Cprojesine ilişkin istekler
Orta
b3Yüksek
B C D
AÇIKLAMALAR:
Zorluk Derecesi: Tünel geçkisinin mühendislik jeolojisi açısından taşıdığı zorlukların derecesini ifade
eder. Genel jeolojik koşullara ek olarak ayrışma zonların varlığı, hidro‐jeolojik koşullar, tünelin sehimeder. Genel jeolojik koşullara ek olarak ayrışma zonların varlığı, hidro jeolojik koşullar, tünelin sehim
eğrisinin etki alanında yer alan köprü ayakları, binalar ve diğer alt yazılar vb. anılan faktör içinde
düşünülmelidir. (Düşük, orta ve yüksek zorluk derecesi içinde değerlendirilebilir).
P j İ t l i B öğ d ğ d d ğ tü l k d ki l t bilit b l ili tiliProje İstemleri: Bu öğe, doğrudan doğruya tünel kazısı sırasındaki genel stabilite, ve bununla ilintili
olarak olası riskleri içerir. Keza, üç sınıf – düşük, orta, yüksek – ile ifade edilmeye çalışılır.
2222
Kaynak: LindstrØm ve Kveen, Norwegan Tunneling Society, Publication No: 15, p 75 – 74, 2005.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Tünel Projelerinde Sondaj Geometrilerine Ait DeğerlendirmelerTünel Projelerinde Sondaj Geometrilerine Ait Değerlendirmeler
• Sondaj Yoğunluğu: ∑ ss
t
Sondaj uzunluğu L mn = = mMühendislik yapısının‐ tünel ‐uzunluğu L
o Projenin genel özelliklerine ve içerdiği risk durumuna bağlı olarak sondaj yoğunluğu ns= 0,2 – 1,5
arasında değişir.
o Büyük projelerde bu değer en az ns=1 olmalıdır.
Ls=ns.Lt= 1 x Lt
• Sondaj Derinliği:
( )s ö öH = H +D + αD = H + 1+ α D
Bu geometrik büyüklük en az
Hö= Örtü kalınlığı, m
D= Açılacak tünel çapı, m
α= Tünel tabanıyla ilintili derinlik faktörü Taban kabarması şişmesi beklenmeyen durumlarda α=0 5α= Tünel tabanıyla ilintili derinlik faktörü. Taban kabarması, şişmesi beklenmeyen durumlarda α=0,5,
şişme potansiyeli olan formasyonlarda (aktivitesi yüksek kil) ise α=1∼1,5 alınabilir.
• Sondaj Ekibi: ≡ ≡s s s s tN .H L n .L geometrik koşulundan hareketle
( )= ≡s s t
ss ö
L n .LN
H H + 1+ α D bulunur. Bu ifade, Hö değerinde çok önemli bir değişiklik olmama
durumunda geçerlidir.
2323
• Ortalama Sondaj Aralığı:( )
≡ öts
s s
H + 1 + α DLl =
N n
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Türkiye’ deki Raylı Sistem Projelerinde Geoteknik Araştırmalara ilişkin verilerProje Hat Uzunl.
(m)SondajAdedi
SondajUzunl. (m)
Ortala. Sondaj
Aralığı (m)
SondajYoğunl. (m/m)
Yapı Tipleri Geçilen Hakim Zemin‐Kaya Cinsi
Kaynak
İzmir Metrosu, 1. Aşama Ü
11.328 157 4.286 72,2 0,38 Derin Tünel, Aç‐kapa, Alüvyon, Kiltaşı‐ (1), (2), (3)
Türkiye deki Raylı Sistem Projelerinde Geoteknik Araştırmalara ilişkin veriler
(Üçyol‐Bornova) (T) (*) Viyadük, Hemzemin Kumtaşı, Andezit
İzmir Metrosu, 2. Aşama (F.Altay‐Üçyol)
5.460(D)
53 1.668 103,0 0,31 Derin Tünel, Aç‐Kapa Aluvyonel, Fliş, Kiltaşı‐Kumtaşı, Andezit
(1), (2), (3), (4)
İstanbul LRTS 2. Aşama (İncirli Tüneli) 1.477(T)
21 576 70,3 0,39 Derin Tünel Marn‐Kil (5)
İstanbul Hafif Raylı Sistemi, 3. Aşama (Otogar‐Bağcılar)
3.600(D)
57 1.689 63,2 0,47 Derin Tünel, Aç‐Kapa Silt‐Kil (6)
İstanbul Metrosu, 2. Aşama (Taksim‐Yenikapı)
5.705(D)
132 3.543 43,2 0,62 Derin Tünel, Aç‐Kapa Grovak, Aluvyonel Zemin
(7)
İstanbul Metrosu, 3. Aşama (4 Levent‐ 5.500 62 1.720 88,7 0,31 Derin Tünel, Aç‐Kapa Grovak (7)
Ayazağa) (D)
Taksim‐Kabataş Füniküler Sistemi 643(T)
18 480 35,7 0,75 Derin Tünel, Aç‐Kapa Grovak, Aluvyonel Zemin
(8)
Marmaray Projesi (Yedikule‐Söğütlüçeşme) (Boğaz Geçişi Hariç)(***)
9.080(D)
80 3.862 113,5 0,43 Derin Tünel, Aç‐Kapa Grovak, Alüvyonel Zemin
(9), (10)(11)
Ankara Metrosu, (M4,Tandoğan‐Keçirören Hattı)
10.582(D)
77 2.300 137,4 0,22 Derin Tünel, Aç‐Kapa Tünel
Andezit, Alüvyonel Zemin
(12)
Hat Uzunluğuna göre AğırlıklıORTALAMA
‐ ‐ ‐ 92 0,38 ‐ ‐
Kaynaklar (**): (1) Yük l A ğl Ob Al 1993
(5) Yoldaş, 1992(6) STFA 2000
(9) DLH, 2003(10) Şi k 2005(1) Yüksel, Arıoğlu, Obay, Alper, 1993
(2) Yapı Merkezi, 1998(3) Arıoğlu, B., Yüksel, Arıoğlu, E., 2002a(4) Yıldız, 2005
(6) STFA, 2000(7) Aydemir, 2006(8) Yoldaş, 2003
(10) Şimşek, 2005(11) Şimşek ve ark. 2005(12) Nuray, 2005
(*) (T) : Tamamlanmış Proje, (D): Devam eden proje(**) Bazı projelere ait verilere ulaşılamadığından ilgili projelerde görev almış kişilere başvurulmuştur.
2424
(***) jj
VIII Bölgesel Kaya Mekaniği Sempozyumu, 2006, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Fakültesi, İSTANBULKaynak: Yüksel, A., Yeşilçimen, Ö., Çavuşoğlu, M, 2006.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Ü İBAZI TÜNEL JEOLOJİK, GEOTEKNİK ARAŞTIRMAGEOTEKNİK ARAŞTIRMA
ÖRNEKLERİ
2525
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Tünel geçkisinin stabilitesini kontrol eden bir örnek: Şevin yenilme
yüzeylerinden geçen tünel
Gelişen çekme çatlakları
Şev yenilme yüzeyleri
Nehir
Kütle hareket vektörü
Tünel
Kaynak:Whittaker ve Frith, 1990.
2626
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Vadi etkisinin “H tg /h” ölçülen ve teorik gerilme değerlerinin oranına etkisiVadi etkisinin “H.tgα/h” ölçülen ve teorik gerilme değerlerinin oranına etkisi
1010
9
8
7
Hα>25°
h
7
6
5
4
σ 1/σ
3
4
3
2
1 Teorik gerilme değeri
İzotrop gerilme durumu
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
H.tgα/h
Teorik gerilme değeriÖlçülen gerilme değeri
Değerlendirme
Artan vadi etkisiyle tünelin maruz kaldığı gerilmelerde “aniztropi” de büyük ölçüde artmaktadır.
(σ1/σ3= 1 izotrop gerilme durumunu ifade eder).
2727Kaynak: Shrestha ve Broch, 2008’ den değiştirilerek.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Norveç, Avusturya ve İtalya’ da kimi tünellerde ölçülen asal gerilme değerleri
No ProjeH
(m)
h
(m)
Eğim
(x)tgα H. tgα/h d (m) σ1 σ3 σ1/σ3 Kaynak
H k l tü li
ve Vadi Etkisi
1Heggura kara yolu tüneli,
İstasyon 6020, Norveç1290 670 53 1,33 2,56 505 24,8 6,6 3,76 Broch ve Sorheim, 1984
2Felbertal, Avusturya
(Şist, tungsten madenleri)1250 70 40 0,84 14,98 83 25 5 5,00 Kohlbeck vd., 1980
3 Entracque a, İtalya 1500 380 38 0,78 3,08 486 15,1 5,5 2,75 Martinetti ve Ribacchi, 1980
4 Entracque b, İtalya 1500 160 38 0,78 7,32 205 6,1 2,3 2,65 Martinetti ve Ribacchi, 1980
5 Entracque c, İtalya 1500 480 38 0,78 2,44 614 10,1 2,9 3,48 Martinetti ve Ribacchi, 1980
6 Piedilago, İtalya 1600 390 40 0,84 3,44 465 8,3 2,5 3,32 Martinetti ve Ribacchi, 1980
7 Roncovalgrande, İtalya 1000 210 37 0,75 3,59 279 24,2 6,2 3,90 Martinetti ve Ribacchi, 1980
8 Fiorano, İtalya 1800 240 25 0,47 3,50 515 14,7 3,7 3,97 Martinetti ve Ribacchi, 1980, y , , , , , ,
9 Edolo, İtalya 1700 250 25 0,47 3,17 536 35,6 14 2,54 Martinetti ve Ribacchi, 1980
10 Pelos, İtalya 350 120 15 0,27 0,78 448 8,5 4,8 1,77 Martinetti ve Ribacchi, 1980
11 Salafossa, İtalya 1200 280 27 0,51 2,18 550 8,3 4,2 1,98 Martinetti ve Ribacchi, 1980
12 Raibl, İtalya 590 400 47 1,07 1,58 373 56 17,7 3,16 Martinetti ve Ribacchi, 1980
13 Piani di Ruschio, İtalya 750 100 29 0,55 4,16 180 5,6 3,3 1,70 Martinetti ve Ribacchi, 1980
14 Timpagrande, İtalya 300 120 32 0,62 1,56 192 3,4 1,1 3,09 Martinetti ve Ribacchi, 1980
2828
15 Taloro, İtalya 550 240 25 0,47 1,07 515 10,6 7,8 1,36 Martinetti ve Ribacchi, 1980
H= Vadi yüksekliği, h= Tünel örtü kalınlığı, α= Vadinin ortalama eğimi, °, d= Tünelin vadi tabanından itibaren yatay uzaklığı, σ1, σ3= Ölçülen
asal gerilmeler.
Kaynak: Shrestha ve Broch, 2008.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Mevhibe İnönü Tüneli Jeolojik Kesiti (İstanbul Hafif Raylı Sistemi 2 Aşama)Mevhibe İnönü Tüneli Jeolojik Kesiti (İstanbul Hafif Raylı Sistemi, 2. Aşama)
Dr. Rıfat YOLDAŞ
Kaynak: Arıoğlu, B., Yüksel, A. Arıoğlu, Ergin.,V. Ulusal Kaya Mekaniği Sempozyumu, 2000, Isparta.
2929
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Ümmühan Ana Tüneli Geoteknik Boy Kesiti (YapıMerkezi İnşaat A Ş )Ümmühan Ana Tüneli Geoteknik Boy Kesiti (Yapı Merkezi İnşaat A.Ş.)
Kaynak: Yapı Merkezi Mühendislik ve Tasarım Grubu, 1996, Çamlıca, İstanbul
3030
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Ümmühan Ana Tüneli Tipik Zemin Profili ve Ortalama Geoteknik Büyüklükler (YapıMerkezi İnşaat A.Ş.)Ümmühan Ana Tüneli Tipik Zemin Profili ve Ortalama Geoteknik Büyüklükler (Yapı Merkezi İnşaat A.Ş.)
Kaynak: Arıoğlu Ergin Arıoğlu B Yüksel A 2002
3131
Kaynak: Arıoğlu, Ergin, Arıoğlu, B., Yüksel, A., 2002.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Tünel ayna jeolojik kesiti, km 0 – 068,88 (Yapı Merkezi İzmir Metro Projesi Nenehatun Tüneli)
3232Kaynak: Arıoğlu, B., Yüksel, A., Arıoğlu, Ergin.,ECAS2002 Uluslararası Yapı ve Deprem Mühendisliği Sempozyumu, 14 Ekim 2002, Orta Doğu Teknik Üniversitesi
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Tünelde kaya ortamı davranışının belirlenmesi (Yapı Merkezi İzmir Metro Projesi Nenehatun Tüneli)
km 0+680’deki Jeolojik Kesit
• Tek Eksenli Laboratuvar Basınç Dayanımı: (Tablodan)
σb,lab= 165 kgf/cm2 =1650 t/m2
• Birim Hacim Ağırlık: (Tablodan)
y ş ( p j )
Kiltaşı
Çakıltaşı
γ= 2,2 t/m3
• Kaya Kalite Derecesi: (Sondaj Çalışmalarından)
RQDort = %15Çakıltaşı• Çatlak Takım Saysı Katsayısı (Sondaj Çalışmalarından)
Jn = 15 (Üç çatlak takımı)
• Çatlak Pürüzlülük Katsayısı (Sondaj Çalışmalarından)
0 m
Kiltaşı
Kili
Jr = 1 (Düzlemsel)
• Çatlak Pürüzlülük Katsayısı
Ja = 9 (Kil Bantları)
• Değiştirilmiş Qd faktörü;
8,60
KiliKumtaşı
KiltaşıÇakıltaşı
ğ ş ş Q ;
• Jeolojik Dayanım İndeksi “GSI”;
dRQD Jr 15 × 1
Q = × = = 0,11Jn Ja 15 × 9
≈dGSI = 9 × ln (Q ) + 44 = 9 × ln (0,11) + 44 = 24 209,70 m
• Yerinde Basınç Dayanımı (Hoek,1999) bağıntısı ile
• Stabilite sayısı N; H=50 m için:
(0,05×GSI) (0,05×20) 2b,y b,labσ = 0,019× σ × e = 0,019×165× e = 8,5 kgf/cm
2t/mσ 85
Zemin Tanımı :Kırmızı renkli Kiltaşı, sarı yeşil renkli Killi kumtaşı,
Kazı Alanı : A = 69 m2
3333ECAS2002 Uluslararası Yapı ve Deprem Mühendisliği Sempozyumu, 14 Ekim 2002, Orta Doğu Teknik Üniversitesi
Zayıf SıkışmaZayıf Sıkışma3
b,y
t/m m
σ 85N= = = 0,77
γ × H 2,2 × 50
Kırmızı renkli Kiltaşı, sarı yeşil renkli Killi kumtaşı, Çakıltaşı ardalanması
Kaynak: Arıoğlu, B., Yüksel, A., Arıoğlu, Ergin, 2002.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Geometrik BilgilerGeometrik Bilgiler
Kazı Alanı (m2) 36.43
Üst Yarı Alan (m2) 18.81
Alt Yarı Alan (m2) 17.62
6 35Ortalama Kazı Genişliği (m) 6.35
Örtü Kalınlığı (m) 32.00
Aks Derinliği (m) 35.30
Geoteknik Bilgilerld i
Kil arabantlı kumtaşı
YASS (+10.00 m)
Geoteknik Bilgiler
RQD (%)
Örtü Kalınlığı Boyunca 6 (0‐40)Aks Derinliği Boyunca 6 (0‐40)
GSI 17
F G l T
Ezilme ZonuAndezitEzilme Zonu
Formasyonun Genel Tanımı
Az‐orta derecede ayrışmış, çok sık çatlaklı, orta dayanımlı, kiltaşı arabantlıkumtaşı, az ayrışmış, sık çatlaklı ve parçalı, orta‐iyi dayanımlı andezit
Laboratuvar Mekanik Büyüklükleri
Kilt b tl K t A d itKarşılaşılması Olası Sorunlar
Kil arabantlı kumtaşı Andezit
Kiltaşı arabantlı Kumtaşı Andezit
Yoğunluk (gr/cm3) 2.64 (2.57‐2.71) 2.74 (2.72‐2.76)
Nokta Yükleme İndisi(kgf/cm2)
26.96 (10.19‐63.77)
27.87 (18.66‐37.08)
Ezilme zonu‐fay breşi andezit ve kil katmanları içerdiğinden buzonda püskürtme betonun yapışma dayanımı "çok zayıftır". Dolayısıile püskürtme betonun yapışma dayanımını arttırılmış kıvamdaatılması (katkılar ile iyileştirilmiş) önem taşımaktadır.
Bu gibi rijitliği fevkalade düşük 2,3 litoloji içeren arabantlıTek Eksenli Basınç Dayanımı(kgf/cm2)
444.02 (339.25‐672.81)
429.32
Elastisite Modülü(kgf/cm2) 10000 (8700‐12300) 9800
Yerinde Dayanım Büyüklükleri
Bu gibi rijitliği fevkalade düşük 2,3 litoloji içeren arabantlıformasyonların geçilmesinde normal düzeyin üzerinde "aşırısökülmeler" beklenmelidir.
Göçük olasılığını minimize etmek için “mühendislik özeni" üstdüzeyde gösterilmelidir.
Kazı faaliyetine "uzun süreli" ara verildiği durumlarda arıny y
Basınç Dayanımı (kgf/cm2) 17.3 (13.2‐26.2) 16.7
Elastisite Modülü(kgf/cm2) 10000 (8700‐12300) 9800
f y ğstabilitesinin tam olarak sağlanması bakımından alt ve üst kazıaynaları tümü ile yeterli kalınlıkta ve dayanımda püskürtme betonu ilekaplanmalıdır.
Kaynak: Yapı Merkezi, AR&GE Bölümü, 2002
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Kadıköy – Kartal Raylı Sistemi Güzergahı Genel Jeolojisi (Ocak, İ., 2006)
Kaynak: IETT 2005a; Ocak, İ., 2006)
3535
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Baltalimanı Formasyonu: Fosfat Yumrulu Çört – ŞeylBaltalimanı Formasyonu: Fosfat Yumrulu Çört Şeylİnce – çok ince tabakalı, sık kıvrımlı, kırıklı, çok sık çatlaklı, orta zayıf dayanımlı
Lejand
3636Kaynak: Yüksel, A., Yeşilçimen, Ö, Arıoğlu, Ergin,2006.,VIII Bölgesel Kaya Mekaniği Sempozyumu, 2006, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Fakültesi, İSTANBUL
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Kaya Kalitesi Göstergesi ( RQD )
İLAVE GÖSTERİM
• RQD, bir ilerleme aralığında doğal süreksizliklerle ayrılmış, boyu 10 cm. Ve daha büyük olan ve silindirik
şeklini koruyan karot parçalarının toplam ilerleme aralığının uzunluğuna oranının yüzde olarak ifade
Kaya Kalitesi Göstergesi ( RQD )
edildiği kantitatif bir indekstir.
• Deere ( 1964 ) tarafından önerilen RQD , aşağıda verilen ifade ile belirlenmektedir.
∑n
ii=1
l
RQD =L
n= İlerleme aralığındaki karot parçalarının sayısı
li= RQD’ ye dahil edilen ve boyu 10 cm. ve daha büyük olan karot parçalarının boyları
L= İlerleme uzunluğudur.ğ
RQD Sınıflandırması
RQD Kaya Kalite Göstergesi
k f0 – 25 A. Çok zayıf
25 – 50 B. Zayıf
50 – 75 C. Orta
75 90 D İyi
3737
75 – 90 D. İyi
90 – 100 E. Çok iyi
Kaynak: Deere, 1964’ den alıntılayan Ulusay, R. Ve Sönmez, 2007.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
( k l ) ’ l l
İLAVE GÖSTERİM
RQD (Kaya kalite göstergesi) Kavramı ve RQD’ nin Belirlenmesi
RQD’ ye dahil edilen karot parçaları
RQD’ ye dahil edilen karot parçaları
Σli= 0,43, L= 1,2 m, RQD= %36Σli 0,43, L 1,2 m, RQD %36
Kaynak: Ulusay, R. Ve Sönmez, 2007.
3838
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
İzmir Metrosu Sondaj Çalışmaları (S50A Sondajı) (İzmir Metro Projesi Nenehatun Tüneli)İzmir Metrosu Sondaj Çalışmaları (S50A Sondajı) (İzmir Metro Projesi Nenehatun Tüneli)
ECAS2002 Uluslararası Yapı ve DepremMühendisliği Sempozyumu 14 Ekim 2002 Orta Doğu Teknik Üniversitesi
3939
ECAS2002 Uluslararası Yapı ve Deprem Mühendisliği Sempozyumu, 14 Ekim 2002, Orta Doğu Teknik Üniversitesi
Kaynak: Arıoğlu, B., Yüksel, A., Arıoğlu, Ergin, 2002.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
İLAVE GÖSTERİM
RQD DEĞERİYLE BAZI KESTİRİMLERİN YAPILMASIRQD DEĞERİYLE BAZI KESTİRİMLERİN YAPILMASI
• RQD ve ortalama çatlak sayısı – sıklığı –
( )[ ] ( )RQD = 100. 0,1n+ 1 .exp ‐0,1n , %, 2 adet/m < n <38 adet/m ; (Priest ve Hudson, 1976)
(Bkz Şekil)
RQD = ‐3,68n+ 110,4 , %, 6 adet/m < n <16 adet/m
( Ş )
Çatlak aralığı, lç
çl
l =nn
• Çatlak sıklığı
2
5.0n = ‐ 4.0
K, (Tanimoto ve Ikeda, 1983 (104 adet tünel projesindeki ölçümlerine dayanmaktadır)).
n= Çatlak sıklığı – birim metre uzunluk için – , adet/m
K= Hız oranı, şeklinde tanımlanmaktadır.
Vp,y, Vp,lab= Sırasıyla yerinde ve sağlam numune üzerinde ölçülen basınç dalgasının yayılma hızı, km/sn.
p,y
p,lab
VK =
V
4040
p,y p,lab
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
RQD = ‐3,68n + 110,4
İLAVE GÖSTERİM
Devamıdır…
859095
100 6 adet/m < n <16 adet/m
65707580
45505560
RQD [ ] ( )RQD = 100. 0,1n + 1 .exp ‐0,1n
25303540
5101520
Ortalama Çatlak Sayısı, n, adet/m
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
0
4141
Ç y , , /
Şekil – Priest ve Hudson, 1976 ifadelerinin grafik gösterimi
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
İLAVE GÖSTERİM
Devamıdır…
• RQD – P Hız Oranları ve Çatlak Sayısı – aralığı –
⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠
2
p,y
p,lab
VRQD = .100
V, % (Deere vd., 1967)
⎝ ⎠p,lab
Vp,y , Vp,lab= Sırasıyla P – basınç – dalgasının yerinde kaya kütlesi içinde – ve sağlam numunede yayılma hızları, km/sn
⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠
1,05
p,y
p,lab
VRQD = 0,77. x100
V, % (Wadi, 1996) (Kaya kütlesi: (çok çatlaklı kireçtaşları – yüzey formasyonu) kireçtaşı,
çamurtaşı ve marn, şeyl)
( )p,y p,y
p,y p,y
1,22 ‐ V 1,22 ‐ VRQD = x100 = x100
1,22.V . ‐0,69 ‐0,842.V, % 1 km/sn<Vp,y<4 km/sn (Budetta vd. 2001)
p,y
p,y
6,33 ‐ Vn = ; adet/m (Budetta vd., 2001)
0,158.V
(Bkz Şekil)
4242
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
Devamıdır… 100
1 22 ‐ V
İLAVE GÖSTERİM
70
80
90p,y
p,y
1,22 ‐ VRQD = x100
‐0,842.VÖrnek Uygulama:
Vp,y= 2 km/sn – ölçülen değer –
Kestirilen büyüklükler:
40
50
60
RQD
o RQD≈ %45
o n ≈ 14 adet/m
o Hacimsel çatlak sayısı, Jv
RQD 110 2 5J
10
20
30
RQD=110 – 2,5Jv
Jv=26 adet/m3
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
0
10
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
0
2
4
6m
Kaya kütlesi içide basınç dalgası yayılma hızı, Vp,y
8
10
12
14
16ayısı, n, ade
t/m
16
18
20
22
24
26lama Ça
tlak Sa
6 33 V Ş kil K kütl i i i d P b d l h l h il
4343
26
28
30
32
34
Ortal p,y
p,y
6,33 ‐ Vn =
0,158.VŞekil – Kaya kütlesi içinde P – basınç – dalga hızının yayılma hızı ileRQD ve n değişimleri
(Kaynak: Değiştirilerek Buderetta vd., 2001)
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
İLAVE GÖSTERİM
HACİMSEL ÇATLAK SAYISI
• Hacimsel çatlak sayısı
HACİMSEL ÇATLAK SAYISI
1 2 nv
1 2 n
N N NJ = + + .... +
L L L, (Palmstrom, 1996)
Burada:
N1 , N2, Nn= Gözlenen her bir çatlak takımı için ölçüm hattı boyunca sayılan çatlakların – süreksizlikler – sayısı
L1 , L2, Ln= Gözlenen her bir çatlak takımına dik yönde seçilmiş ölçüm hattının uzunluğu
Jv’ ye göre blok boyutu tanımlaması (ISRM, 1981)
Tanım Jv (çatlak sayısı/m3)
Çok geniş bloklar <1
Geniş bloklar 1 – 3
Orta büyüklükteki bloklar 3 – 10
Küçük bloklar 10 – 30
Çok küçük bloklar >30
4444
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
’ d d ğ k
İLAVE GÖSTERİM
Devamıdır…
• RQD’ den Jv değerinin kestirimi
RQD= 115 – 3,3.Jv (ISRM, 1978)
RQD 0 →→ J 35 Ç k kü ük b tl k bl ko RQD=0 →→ Jv > 35 Çok küçük boyutlu kaya blok
o RQD= %100 →→ Jv > 4,5
RQD= 110 – 2 5J (Palmstrom ve Broch 2006)RQD= 110 – 2,5Jv (Palmstrom ve Broch, 2006)
o Blok hacmi
(Palmstrom ve Broch, 2006)‐3b vV = β.J
β= Blok şekil faktörü. Genellikle 60 – 36 değerlerini alır. Örneğin eşit boyutlu bloklar için β=27, yaygın blok şekli için
β= 36 değeri kabul edilebilir.
3 3
(Bkz Şekil)
,‐3 3b vV = 36.J m
• Blok çapı ≈ Çatlak aralığı
≈ ≈0,333 3 3b ç b b çd l = V , m veya V l ,m
(Konuya ilişkin daha ayrıntılı bilgi ve açılımlar için Ulusay ve Sönmez, 2007 ve Arıoğlu, Ergin ve Yılmaz, 2006 kaynakları okunmalıdır).
4545
(Konuya ilişkin daha ayrıntılı bilgi ve açılımlar için Ulusay ve Sönmez, 2007 ve Arıoğlu, Ergin ve Yılmaz, 2006 kaynakları okunmalıdır).
Blok çapı/ tünel çapı, d/D, oranı “tünel ortamı”’ nın mekanik davranışını belirler.
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü
TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU
İLAVE GÖSTERİM
Çok uzun veya yassı bloklar
Uzun veya yassı bloklar
Orta uzun veya yassı bloklar
Süreksizlik-çatlak-sayısı/m3
ak s
ayısı,
Jv
Orta uzun veya yassı bloklar
Eşit boyutlu bloklar
Yaygın blok şekli
Hac
imse
l çat
l
-3
(Jv < 44 için , RQD = 0)
(Jv > 4 için , RQD = 100)
Blok hacmi (Vb)
MasifBlokluKırılmışEzilmiş
Blok hacmi (Vb)
Süreksizlik-çatlak-aralığı ,S-Blok çapı-
Şekil – Kaya kütlelerinde “blok geometrileri” arasındaki korelasyonlar. Jv = 1/S1 + 1/S2 + ….+ 1/Sn, S1, Sn = 1 ve
n’inci çatlak takımının ortalama aralığıdır. b = Blok geometrisini tanımlayan faktör. Palmström 1995’e göre (b ≈ 20
4646
+7 a3/a1) ile yaklaşık olarak ifade edilebilir. a1,a3= sırasıyla bloğun en kısa ve en uzun boyutlarıdır. Örneğin; kübiğe
yakın bir blok geometrisinde a3 ≈ a1 olup, b ≈ 27 alınabilir
Kaynak: Palmström, 2005